Versterk uw 3D-prints: 5 bewaarde strategieën voor sterkte en duurzaamheid

Structurele integriteit in 3D-printen is belangrijk omdat 3D-prints niet mogen instorten tijdens het functioneren. 3D-printen is een populair productieproces met brede acceptatie vanwege de kwaliteit die het levert. Wat betreft het verbeteren van de sterkte van 3D-geprinte onderdelen, spelen veel factoren een rol.

Dit artikel biedt details over hoe u sterke 3D-prints maakt en is nuttig voor diegenen die een persoonlijke 3D-printer hebben of willen uitbesteden aan rapid prototyping diensten. Als u een persoonlijke 3D-printer heeft, leert u hoe u de instellingen kunt aanpassen voor de beste resultaten. Als u uw projecten wilt uitbesteden, krijgt u informatie over verschillende materialen en recente na-verwerkingstechnologieën die u een idee geven hoe u beter kunt communiceren met de prototypingdienst. Doorloop een vereenvoudigde versie van hoe u 3D-geprinte onderdelen sterker maakt.

Printerinstellingen aanpassen

Een 3D-printer voor uw persoonlijke werk is efficiënter en effectiever in persoonlijke productproductie. Echter, tenzij u diep in 3D-printen zit met kennis over het gebruik, kunt u een beetje moeite hebben om een sterke 3D-print te maken. Er zijn veel instellingen op uw 3D-printer die u kunt aanpassen voor een hoge kwaliteit en sterke print. Hieronder staan manieren om sterke 3D-prints te maken met behulp van deze instellingen.

Verhoog invuldichtheid

Een manier om de sterkte van een 3D-print te verhogen is door de interieurdichtheid te verhogen. De interieurdichtheid varieert van 0% tot 100%, waarbij 0% volledig hol betekent en 100% volledig massief.

Theoretisch zou een invuldichtheid van 100% uw 3D-print zeer sterk moeten maken. In de praktijk hebben de meeste ontwerpers echter opgemerkt dat alles boven de 70% minder impact heeft op het versterken van de 3D-print. In plaats daarvan is er een enorme toename in filamentgebruik, printtijd, kosten en belasting op de 3D-printer.

Let op: Houd ten minste 20% invuldichtheid voor sterkte en, indien mogelijk, pas de wanddikte aan (uitleg hieronder) voordat u de invuldichtheid verhoogt.

Verhoog wanddikte

De wanddikte van een 3D-geprint materiaal wordt gemeten aan de hand van "Wall Line Count" en "Outer Line Width". Het laat zien hoe dik de wand is en het verhogen ervan is een cruciale manier om sterke 3D-prints te maken. Het verhogen van de wanddikte verhoogt de sterkte omdat 3D-geprinte onderdelen meer belasting aan de buitenkant hebben dan aan de binnenkant.

Niet alleen versterkt het verhogen van de wanddikte het geprint materiaal, maar het verbetert ook overhangs (geometrische vormen in 3D-modellen die moeilijk te printen zijn) en waterdichtheid.

Let op: Voor een gewoon product, houd ten minste een wanddikte ≥ 1,2 mm. U kunt dit vervolgens verhogen voor meer sterkte.

Gebruik dunne lagen

Het gebruik van een dunne laag leidt tot betere hechting en dichtheid tussen opeenvolgende lagen, wat 3D-geprinte onderdelen versterkt. Ontwerpers hebben gezegd dat gaan tot 0,1 mm (100 micron) de sterkte maximaliseert. Er is echter ook een complementaire toename in printtijd.

Gebruik een sterk invulpatroon

Een andere manier om 3D-prints te versterken is door het juiste invulpatroon te gebruiken. Invulpatronen werken samen met invuldichtheid en dienen als interne ondersteuningsstructuur voor 3D-prints. Ze voegen ook wat stijfheid toe aan het onderdeel en voorkomen wanddeformatie. Over hoe u sterke 3D-prints maakt met invulpatronen, moet u een dicht invulpatroon gebruiken van 30-50%.

Het type invulpatroon dat u gebruikt, bepaalt ook hoe sterk de 3D-print zal zijn. Drie invulpatronen die u kunt proberen zijn:

· Driehoekig invulpatroon

Driehoekige invulpatronen zijn sterk omdat ze een mindere kans op deformatie hebben en de beste ondersteuningsstructuur bieden. De meeste 3D-enthousiastelen schrijven dit toe aan driehoeken als de sterkste vorm.

Het gebruik van een driehoekige invul verbetert ook de printsnelheid door de rechte-lijnbeweging van de printkop. Gevolgd zijn sterkte en snelheid de driehoekige invul de beste keuze onder veel 3D-enthousiastelen.

· Rechthoekig invulpatroon

Rechthoekige invullen kunnen 100% invuldichtheid bereiken door hun rooster van parallel en loodrechte extrusies. Net als de driehoekige invul heeft het ook een hoge printsnelheid door de rechte-lijnbeweging van de printkop.

· Zeshoekig invulpatroon

Ze getesselleerde zeshoeken en de hoogste sterkte-gewichtverhouding. In tegenstelling tot de vorige twee invulpatronen is printen langzaam door de printkop die constant van richting verandert, maar ze zijn ook effectief in het versterken van 3D-prints.

Stroomsnelheid aanpassen

Het aanpassen van de stroomsnelheid kan ook een ideale methode zijn om 3D-geprinte onderdelen sterker te maken. Echter, met deze methode moet u voorzichtig zijn dat u geen onder- en overextrusie veroorzaakt. Daarom maken de meeste ontwerpers alleen kleine wijzigingen.

U kunt de stroomsnelheid aanpassen voor het volgende:

• Wandstroom (Buitenwandstroom & Binnenwandstroom)
• Invulstroom
• Ondersteuningsstroom

U kunt de stroomsnelheid aanpassen om 3D-prints te versterken. Echter, de meeste mensen passen de stroomsnelheid aan om andere 3D-printproblemen op te lossen, zoals de onmogelijkheid om volumetrische stroom te bereiken en de nauwkeurigheid te verbeteren.

Lijnbreedte aanpassen

Volgens Cura, een populaire slicer, kunt u uw 3D-prints versterken door de lijnbreedte aan te passen aan een even veelvoud van de laaghogte. Echter, u moet voorzichtig zijn omdat deze instelling direct gerelateerd is aan extrusie, namelijk een grote verandering in lijnbreedte kan leiden tot over- en underextrusie.

Koeling verminderen

Koeling is een belangrijk proces in 3D-printen dat de hechting van lagen na het vastleggen beïnvloedt. Snelle koeling kan de hechting verminderen door de onmogelijkheid van een opeenvolgende laag om te binden met een andere. Echter, koeling hangt ook af van het materiaal dat u gebruikt. Bijvoorbeeld, PLA werkt het beste onder de werking van een sterke koelventilator. Daarom moet u de koelsnelheid verlagen op basis van het materiaal waarmee u werkt.

Selecteer sterk materiaal om sterke 3D-prints te maken

In 3D-printen zijn er materialen die bekend zijn als zwak. Daarom kan het maken van een sterke 3D-print gaan over het gebruik van sterke 3D-printmaterialen. Er zijn drie belangrijke materialen met eigenschappen die synoniem zijn met sterkte.

ABS

ABS is een geweldig 3D-printmateriaal voor het maken van sterke 3D-prints die niet geschikt zijn voor zwaar gebruik. Het is een thermoplast met zware en lichte eigenschappen, wat het een top kunststofpolymer in 3D-printen maakt.

PLA

PLA is een duur 3D-printmateriaal geschikt voor prints met zwaar gebruik en hoge resolutie. Het heeft een trekkracht van 7250 psi, maar zal afbreken bij blootstelling aan licht.

PETG

Dit is een nieuw filament dat recentelijk aan populariteit wint door zijn sterkte. Het heeft een trekkracht van ongeveer 4100-8500 psi, wat het sterker maakt dan PLA en zwakker dan ABS. Echter, het is minder flexibel dan PLA en meer dan ABS.

Het juiste materiaal kiezen

Om het juiste materiaal van de drie te kiezen, moet u de weerstandskracht, hechting tussen lagen, buigkrachten, rigiditeit en vermogen om impacten te weerstaan overwegen. Hieronder is een vergelijking van de drie in termen van elk:

• Weerstandskracht: PETG > PLA > ABS
• Hechting tussen lagen: PETG > ABS en PLA
• Buigkracht: ABS > PETG > PLA
• Impactweerstand: ABS = PETG > PLA

Om meer te leren over de verschillen tussen PLA vs ABS, bekijk het artikel op RapidDirect.

Bepaal onderdeeloriëntatie

Een andere manier om 3D-prints te versterken is het gebruik van onderdeeloriëntatie. Onderdeloriëntatie is de positionering van een onderdeel op de 3D-printer. 3D-printers werken door dunne lagen gesmolten materiaal te depositieren op een geleidelijk toenemende hoogte. De geleidelijke toename in hoogte vormt de 3-dimensionale onderdelen. Bij de depositie van een laag, hecht het aan de vorige laag. Echter, de interface tussen de twee lagen is een zwak punt, en 3D-prints breken aan deze interfaces.

Een goede manier om dit te begrijpen is door een beugel te maken voor een plank. Het ding dat u zult opmerken is dat de grootste kracht neerwaarts zal werken waar de beugel aan de plank bevestigd is. Daarom is het beter om te printen op een zijde met een interface die tegenover de kracht gericht is.

Als de onderdeeloriëntatie uitdagend is, moet u materialen gebruiken die een betere hechtingstendens hebben, bijvoorbeeld PETG. Let ook op dat onderdeeloriëntatie de gladheid van het printoppervlak en de printkosten beïnvloedt door de vereiste voor veel materialen.

Epoxycoating toepassen op 3D-prints

Dit is geen directe manier om sterke 3D-prints te maken, omdat het na het printen plaatsvindt. Het omvat het gebruik van epoxy/polyepoxide om 3D-prints te versterken. Epoxycoating is een onoplosbare oppervlaktecoating gemaakt van een hardener en epoxycoating. Het is oplosmiddelbestendig, duurzaam en zwaarder, wat het een geschikte manier maakt om materialen zoals PLA, ABS en SLA te coaten.

Het aanbrengen van een epoxycoating op 3D-prints is een eenvoudige taak. Volg de onderstaande stappen over hoe u er aan kunt beginnen:

• 3D-print het product volgens het productontwerp
• Laat het afkoelen en reinig het oppervlak.
• Giet een klein deel in een bekertje en verhit het om een viskeuze vloeistof te krijgen
• Gebruik een kwast om de epoxycoating met een kwast op het model aan te brengen zonder dat de coating aan de zijkant afdript. Gebruik ook kleine kwasten om toegang te krijgen tot kieren en hoeken.
• Laat de 3D-print drogen.

U hoeft niet veel te gebruiken; een beetje van de hardener kan de print coaten en versterken. Het aanbrengen van epoxycoating op de 3D-print maakt het sterker en voorziet het van een helder en glanzend oppervlak.

Andere overwegingen om 3D-geprinte onderdelen sterker te maken

Het aanpassen van de 3D-printerinstellingen is niet de enigste manier om een 3D-print sterker te maken. Naast de epoxycoating, wat een na-verwerkingsmethode is, zijn er andere methoden die u kunt gebruiken. Hieronder staan twee belangrijke methoden die recentelijk populair zijn.

Uitharden van 3D-prints (Annealing)

Uitharden is een methode die 3D-prints onderwerpt aan een temperatuursverhoging voor versterkingsdoeleinden. Volgens tests zou uitharden ongeveer 40% toename in sterkte veroorzaken na gebruik. Het is compatibel met materialen zoals PLA, ABS, PETG en ASA.

Uitharden is belangrijk bij het versterken van 3D-prints omdat de structuur van plastic het vatbaar maakt voor falen. Voor 3D-printen hebben kunststoffen een amorfe/ongeorganiseerde microstructuur. Echter, als u de 3D-prints verwarmt, herorganiseert de amorfe structuur zich tot een kristallijne vorm, wat dergelijke 3D-prints vatbaar maakt voor falen.

Uitharden is hier essentieel omdat het de kristallijne structuren van 3D-prints van groot naar kleine kristallen verandert. U kunt het plastic polymer of het afgeronde 3D-geprinte product uitharden. Om het plastic polymer of 3D-geprinte onderdelen te uitharden, verhit u het op een temperatuur boven het glastransitiepunt en onder het smeltpunt.

Galvaniseren van plastic 3D-prints

Galvaniseren is een populaire methode vanwege het praktisch en betaalbaar zijn. Het omvat het plaatsen van de 3D-print in een elektrolyt en een bekleidingsmetaal (populaire industriële metalen zijn zink, chroom en nikkel. Bij het doorlaten van een elektrische stroom door de elektrolyt, vormt het metaalion een coating om de 3D-print. Dit leidt tot de vorming van duurzame en langdurige 3D-prints.

Hoewel geschikt voor het doel, is het nadeel dat het veel lagen zou nodig hebben voor het maken van betere 3D-onderdelen met hoge sterkte.

Conclusie

Een sterke 3D-print is een print die niet instort bij gebruik, wat het weten hoe u sterke 3D-prints maakt, zeer belangrijk maakt. Er zijn drie manieren om 3D-prints te versterken. Een is tijdens het proces zelf (door de 3D-printerinstellingen aan te passen), het gebruik van de juiste materialen, en na-procesbehandelingen. Met een van de methoden heeft u de kans om sterke 3D-prints te maken of te praten met de prototypingdienst over hoe u 3D-geprinte onderdelen kunt versterken.

RapidDirect – Biedt maatwerk 3D-printdiensten

3D-printen is een populaire methode gebruikt voor zijn kwaliteit, efficiëntie en effectiviteit, en zijn vermogen om complexe onderdelen te maken. Echter, het versterken van een 3D-print gaat gepaard met geavanceerde kennis over hoe een 3D-printer werkt, het juiste materiaal te gebruiken en na-verwerkingstechnieken.

Als u een 3D-print wenst met de juiste kenmerken in de vorm van sterkte, duurzaamheid, esthetiek en kwaliteit, is het samenwerken met RapidDirect, een van de beste rapid prototyping diensten in China, een geweldige keuze. We bieden maatwerk 3D-printdiensten, en u kunt een directe offerte krijgen voor maatwerk gefreesde onderdelen en volledige dimensionale inspectierapporten. Voor alles wat met 3D-printen te maken heeft, neem vandaag nog contact met ons op.

Veelgestelde vragen

PLA is een van de meest gebruikte materialen in 3D-printen. Het heeft een enorme trekkracht wat het geschikt maakt voor structurele onderdelen. Hoewel sterk, kunt u PLA 3D-prints ook versterken met de bovenstaande methoden. Veelvoorkomende methoden om 3D-prints te versterken zijn epoxy aanbrengen, uitharden of galvaniseren.

Van alle printbare materialen die in 3D-printen worden gebruikt, is polycarbonaat het sterkst. Het werd gedoopt tot de ware koning van desktopprinten vanwege zijn sterkte (trekkracht van 9800 psi) en warmtebestendigheid. De warmtebestendigheid zorgt ervoor dat het een buitengewoon hoge temperatuur vereist (bed op ongeveer 145°C, kop op ongeveer 290°C). U moet het materiaal ook ingesloten houden omdat het vervormt in een open omgeving. Polycarbonaat is geschikt voor het maken van high-strength functionele componenten.

Er zijn veel manieren om prints sterker te maken. U kunt uw 3D-printerinstellingen aanpassen, u kunt de materialen veranderen naar sterkere materialen, en u kunt na-verwerkingsmethoden gebruiken zoals coating met epoxy-materialen, uitharden en galvaniseren.