De 10 beste tips om te overwegen bij het ontwerpen van uw FDM-onderdeel

Fused Deposition Modeling (FDM) is een van de meest populaire 3D-printtechnologieën voor zowel hobbyisten, servicebureaus als OEM's. Van goedkope prototyping tot functionele onderdelen, FDM is zeer geschikt voor een verscheidenheid aan toepassingen en biedt een grote ontwerpflexibiliteit.

Om echter een hogere nauwkeurigheid en succesvol geprinte FDM-onderdelen te bereiken, moeten ontwerpers en ingenieurs rekening houden met de mogelijkheden en beperkingen van ontwerpen voor FDM. Om u te helpen de beste afdrukresultaten te garanderen, hebben we een lijst samengesteld met de 10 belangrijkste dingen waarmee u rekening moet houden bij het ontwerpen voor FDM.

Het FDM-afdrukproces

Fused Deposition Modeling werkt door een filament door een verwarmd mondstuk op een bouwplatform te extruderen. Terwijl het materiaal wordt afgezet, koelt het af en stolt het, waardoor een stevige laag materiaal wordt gevormd. Dit proces wordt laag voor laag herhaald totdat het uiteindelijke object is voltooid.

FDM werkt doorgaans met een breed scala aan thermoplastische materialen van productiekwaliteit, hoewel sommige metalen filamenten ook kunnen worden gebruikt. Er moet ook worden opgemerkt dat 3D-geprinte FDM-onderdelen meestal een ruwe oppervlakteafwerking hebben en daarom enige vorm van nabewerking vereisen om een ​​gladder oppervlak te krijgen.

10 tips bij het ontwerpen voor FDM

1. Maak je ontwerp waterdicht

Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat uw FDM-ontwerp waterdicht is, wat betekent dat er geen gaten in het oppervlak van uw 3D-model zitten. Een waterdicht ontwerp kan van invloed zijn op de bedrukbaarheid van een onderdeel. Niet-waterdichte modellen kunnen niet in 3D worden geprint. Daarom is het van essentieel belang om uw ontwerp te controleren voordat u het naar de drukker stuurt. De automatiseringssoftware van RP Platform kan eenvoudig controleren op waterdichte problemen en andere STL-bestandsfouten.

2. Ondersteunende structuren

Vaak bevatten uw FDM-ontwerpen complexe kenmerken zoals steile overstekken, bruggen, gaten en holle delen. Om falen van de build te voorkomen, hebben deze functies ondersteuningsstructuren nodig. Het is over het algemeen gemakkelijker om ondersteuningen te verminderen of te vermijden, omdat ze tijd en kosten aan het productieproces toevoegen en ook sporen achterlaten na verwijdering. Vaak is het gebruik van ondersteuningsstructuren echter niet te vermijden, omdat hiermee complexe geometrieën kunnen worden geprint.

Bij het ontwerpen van onderdelen voor FDM is het een goede gewoonte om de regel van 45 graden toe te passen:kenmerken met hoeken van minder dan 45 graden moeten worden ondersteund om ervoor te zorgen dat een onderdeel niet breekt tijdens het printproces. Een ander ding om in gedachten te houden is dat muren voor steunen minimaal 1,2 - 1,5 mm dik moeten zijn om voldoende sterkte aan uw onderdeel te geven.

3. Wanddikte

De minimale wanddikte voor FDM-onderdelen wordt bepaald door de filamentgrootte en de spuitmonddiameter die een 3D-printer biedt. Om een ​​succesvolle afdruk te garanderen, is een vuistregel om wanden te ontwerpen die twee keer zo dik zijn als de diameter van de spuitmond, met een minimum van 1,5-2 mm dikte.

Hoewel dikkere wanden leiden tot sterkere onderdelen, zal het ontwerpen van wanden die te dik zijn uw productietijd en -kosten verhogen en kan leiden tot afdrukproblemen zoals kromtrekken. Maar als uw onderdeel dikke muren vereist, kunt u gearceerde binnenstructuren ontwerpen in plaats van massieve muren, waardoor u materiaal bespaart en de afdruktijd verkort.

4. Gaten

Het FDM-proces produceert doorgaans ondermaatse gaten. Dit betekent dat bijvoorbeeld een gat dat is ontworpen met een diameter van 5 mm, kan worden afgedrukt met een diameter van ongeveer 4,8 mm. Daarom is het de beste gewoonte om extra grote gaten te ontwerpen.

Het wordt doorgaans aanbevolen om de gatdiameter met 2% tot 4% te vergroten voor gaten tot 10 mm. Als de nauwkeurigheid van een gatdiameter van cruciaal belang is, kan het gat ondermaats 3D-geprint worden en vervolgens worden geboord om de juiste diameter te bereiken.

5. Discussies

De beste werkwijze bij het ontwerpen van schroefdraad is om scherpe randen en hoeken van 90 graden te vermijden. Het aanbevolen type schroefdraad voor FDM is schroefdraad van 29 graden (ook bekend als Acme-schroefdraad) met een minimale dikte van 0,8 mm. Houd er ook rekening mee dat gaten voor schroefdraad groter moeten zijn dan 3 mm om 3D te kunnen printen.

6. Minimale functiegrootte

Bij het ontwerpen van kleine objecten voor FDM is de aanbevolen grootte voor gegraveerde details 1 mm dikte en 0,3 mm diepte om de leesbaarheid te garanderen. Tijdens de ontwerpfase moet ook rekening worden gehouden met de minimale afmetingen voor kolommen en pinnen:deze kenmerken moeten een diameter van niet minder dan 2 mm hebben om afdrukbaar te zijn.

7. Filets en afschuiningen

Omdat het materiaal in FDM tijdens het printproces wordt verwarmd, kunnen temperatuurveranderingen die optreden, leiden tot vervormingen in uw onderdeel. Gelukkig kunnen deze problemen worden vermeden met ontwerpkenmerken zoals filets en afschuiningen. Door een afschuining aan de onderkant van een onderdeel toe te voegen, kunnen thermische spanningen gelijkmatiger worden verdeeld, waardoor kromtrekken en krimpen worden verminderd. Het toevoegen van afschuiningen betekent ook dat uw onderdeel ook gemakkelijk van het bouwplatform kan worden verwijderd.

Naast afschuiningen kunnen filets worden ontworpen in een 3D-model om spanningen tijdens het printen te verminderen en de sterkte van een onderdeel te vergroten. Ze kunnen ook worden toegevoegd aan overhangende oppervlakken van meer dan 45 graden, waardoor er geen steunen nodig zijn.

8. Gedeeltelijke oriëntatie

De oriëntatie van het onderdeel is een essentieel punt om te overwegen, omdat het de oppervlaktekwaliteit en sterkte van uw onderdeel kan beïnvloeden, evenals het aantal benodigde ondersteuningen.

Ten eerste is het belangrijk om in gedachten te houden dat naar boven gerichte oppervlakken over het algemeen een betere oppervlakteafwerking hebben. Ten tweede, aangezien gebogen en gehoekte oppervlakken vaak gevoelig zijn voor trappeneffect (ruwe oppervlaktetextuur), kunt u dergelijke oppervlakken evenwijdig aan het bouwplatform oriënteren om dit effect te minimaliseren. Ten slotte kunt u de steunen voor gaten verwijderen door ze in verticale richting te oriënteren. Als onderdelen meerdere gaten in verschillende richtingen hebben, wilt u misschien eerst focussen op blinde gaten en vervolgens op gaten met de kleinste diameter.

FDM-onderdelen zijn zeer anisotroop, wat betekent dat onderdelen in de XY-as veel sterker zullen zijn dan in het Z-plan. Om sterkte te garanderen, is het raadzaam om uw onderdeel zo te ontwerpen dat brosse kenmerken evenwijdig aan het oppervlak zijn georiënteerd.

9. Ontwerp voor montage

Het is vaak logisch om een ​​complex 3D-model in meerdere stukken te splitsen, afzonderlijk te printen en daarna in elkaar te zetten. Dit vermindert niet alleen het aantal ondersteuningen, wat de nabewerking vereenvoudigt, maar versnelt ook het afdrukproces en bespaart materiaal.

10. Invulpercentage

Het opvulpercentage (%) geeft aan hoeveel materiaal een onderdeel moet vullen wanneer het wordt afgedrukt. Tenzij maximale sterkte vereist is, is het ongebruikelijk om te kiezen voor een maximale infill voor uw FDM-onderdelen, aangezien dit kan leiden tot hogere materiaalkosten en lagere printsnelheden. Omdat het infill-percentage ook van invloed is op de sterkte van uw onderdeel, is het belangrijk om bij het kiezen van uw infill-percentage rekening te houden met de toepassing van uw FDM-onderdeel. Prototypes kunnen bijvoorbeeld worden geproduceerd met een laag vullingspercentage, terwijl einddelen doorgaans een hoger vullingspercentage vereisen voor een grotere sterkte.

Samenvattend

FDM is misschien wel de meest kosteneffectieve technologie voor goedkope prototyping en functionele onderdelen. Om het beste uit uw FDM-afdrukproces te halen, moet u echter rekening houden met ontwerprichtlijnen voor het FDM-afdrukproces voordat u een afdruk naar productie stuurt. Hoewel FDM tot op zekere hoogte een trial and error-benadering zal omvatten, kunt u met deze overwegingen in gedachten de complexiteit in uw processen verminderen en de efficiëntie aanzienlijk verhogen.