Společnosti po celém světě se v poslední době obracejí k 3D tisku, aby rychle vytvářely technické díly a zároveň ušetřily nějaké peníze. Vývoj 3D verzí dílů však zahrnuje použití nových materiálů, které nemusí být tak odolné. Jsou tedy 3D tištěné díly pevné?

3D tištěné díly jsou velmi pevné, zejména při použití specializovaných vláken, jako je PEEK nebo polykarbonát, který se používá pro neprůstřelná skla a štíty proti nepokojům. Hustotu výplně, tloušťku stěny a orientaci tisku lze upravit tak, aby se zvýšila pevnost.

Na pevnosti 3D dílů se toho podílí hodně. Budeme se tedy zabývat materiály používanými při 3D tisku, jejich skutečnou pevností a tím, co můžete udělat pro zvýšení pevnosti svých 3D tištěných dílů.

Jsou 3D tištěné díly slabší & křehké?

Ne, díly vytištěné na 3D tiskárně nejsou slabší a křehké, pokud je netisknete s nastavením, které neposkytuje pevnost. Vytvoření 3D tisku s nízkou úrovní výplně, se slabším materiálem, s tenkou tloušťkou stěny a nízkou teplotou tisku pravděpodobně povede k 3D tisku, který je slabý a křehký.

Jak zpevnit 3D tištěné díly?

Většina materiálů pro 3D tisk je sama o sobě poměrně odolná, ale existuje několik věcí, které lze udělat pro zvýšení jejich celkové pevnosti. Většinou se jedná o drobné detaily v procesu návrhu.

Nejdůležitější by měla být manipulace s výplní, tloušťkou stěn a počtem stěn. Podívejme se tedy, jak každý z těchto faktorů může ovlivnit pevnost 3D tištěné konstrukce.

Zvýšení hustoty zaplnění

Výplň je to, co se používá k vyplnění stěn 3D tištěného dílu. Jedná se v podstatě o vzor uvnitř stěny, který přidává na celkové hustotě dílu. Bez výplně by stěny 3D dílu byly zcela duté a poměrně slabé vůči vnějším silám.

Výplň je skvělý způsob, jak zvýšit hmotnost 3D dílu a zároveň zlepšit jeho pevnost.

Existuje mnoho různých vzorů výplní, které lze použít ke zlepšení pevnosti 3D tištěného kusu, včetně mřížkové výplně nebo výplně z voštin. Pevnost však závisí na tom, kolik výplně je použito.

U běžných 3D dílů je pravděpodobně více než dostačujících 25 %. U dílů určených k udržení hmotnosti a nárazů je vždy lepší blíže 100 %.

Zvýšení počtu stěn

Představte si stěny 3D tištěného dílu jako nosné trámy v domě. Pokud má dům pouze čtyři vnější stěny a žádné nosné trámy nebo vnitřní stěny, může téměř cokoli způsobit, že se dům pod jakoukoli vahou zhroutí nebo poddají.

Stejně tak pevnost 3D tištěného dílu bude existovat pouze tam, kde jsou stěny, které udrží hmotnost a náraz. Právě proto může zvýšení počtu stěn uvnitř 3D tištěného dílu zvýšit pevnost konstrukce.

Tato strategie je užitečná zejména u větších 3D tištěných dílů s větší plochou.

Zvýšení tloušťky stěny

Skutečná tloušťka stěn použitých v 3D tištěném dílu určuje, jak velký náraz a jakou hmotnost díl vydrží. Většinou platí, že silnější stěny znamenají celkově odolnější a pevnější díl.

Zdá se však, že existuje bod, kdy je tisk 3D tištěných dílů obtížný, pokud jsou stěny příliš tlusté.

Nejlepší na úpravě tloušťky stěn je to, že se tloušťka může měnit v závislosti na ploše dílu. To znamená, že okolní svět pravděpodobně nepozná, že jste stěny zesílili, pokud váš díl nerozřízne napůl a nerozpůlí.

Obecně lze říci, že extrémně tenké stěny jsou poměrně slabé a nejsou schopny unést žádnou vnější hmotnost, aniž by se zhroutily.

Obecně platí, že stěny o tloušťce alespoň 1,2 mm jsou odolné a pevné pro většinu materiálů, ale pro vyšší pevnost bych doporučil tloušťku až 2 mm a více.

Pevnost materiálů používaných k výrobě 3D dílů

3D tištěné díly mohou být jen tak pevné, jak pevný je materiál, ze kterého jsou vyrobeny. S tím, že některé materiály jsou mnohem pevnější a odolnější než jiné. Právě proto se pevnost 3D tištěných dílů tak výrazně liší.

Mezi tři nejběžnější materiály používané k výrobě 3D dílů patří PLA, ABS a PETG. Pojďme si tedy říct, co je to každý z těchto materiálů, jak se dají použít a jak jsou skutečně pevné.

PLA (kyselina polymléčná)

PLA, známý také jako kyselina polymléčná, je pravděpodobně nejoblíbenějším materiálem používaným při 3D tisku. Nejenže je poměrně cenově výhodný, ale také se velmi snadno používá k tisku dílů.

Proto se často používá k tisku plastových nádob, lékařských implantátů a obalových materiálů. Za většiny okolností je PLA nejpevnějším materiálem používaným při 3D tisku.

Přestože má PLA působivou pevnost v tahu přibližně 7 250 psi, má tento materiál za zvláštních okolností tendenci být trochu křehký. To znamená, že je trochu pravděpodobnější, že se při silném nárazu zlomí nebo roztříští.

Je také důležité si uvědomit, že PLA má relativně nízký bod tání. Při vystavení vysokým teplotám se odolnost a pevnost PLA výrazně oslabí.

ABS (akrylonitrilbutadienstyren)

ABS, známý také jako akrylonitrilbutadienstyren, není tak pevný jako PLA, ale to vůbec neznamená, že jde o slabý materiál pro 3D tisk. Ve skutečnosti tento materiál mnohem lépe odolává silným nárazům, často se spíše ohýbá a ohýbá, než aby se úplně roztříštil.

To vše díky pevnosti v tahu přibližně 4 700 PSI. Vzhledem k lehké konstrukci a zároveň působivé odolnosti je ABS jedním z nejlepších materiálů pro 3D tisk.

Proto se ABS používá k výrobě téměř všech typů výrobků na světě. Je to poměrně oblíbený materiál, pokud jde o tisk dětských hraček, jako je Lego, počítačových dílů, a dokonce i potrubních segmentů.

Díky neuvěřitelně vysokému bodu tání je ABS schopen odolat téměř jakémukoli teplu.

PETG (polyethylentereftalát modifikovaný glykolem)

PETG, známý také jako polyetylentereftalát, se při 3D tisku obvykle používá k vývoji složitějších návrhů a objektů. Je to proto, že PETG bývá mnohem hustší, odolnější a pevnější než některé jiné materiály pro 3D tisk.

Právě proto se PETG používá k výrobě mnoha výrobků, jako jsou nádoby na potraviny a nápisy.

Proč vůbec používat 3D tisk?

Pokud by 3D tištěné díly nebyly vůbec silné, pak by se nepoužívaly jako alternativní způsob výroby mnoha materiálů a zásob.

Jsou však stejně pevné jako kovy jako ocel a hliník? Rozhodně ne!

Jsou však docela užitečné, pokud jde o navrhování nových kusů, jejich tisk za nižší cenu a jejich trvanlivé využití. Jsou také skvělé pro malé díly a mají obecně slušnou pevnost v tahu vzhledem ke své velikosti a tloušťce.

Ještě lepší je, že s těmito 3D tištěnými díly lze manipulovat a zvýšit tak jejich pevnost a celkovou odolnost.

Závěr

3D tištěné díly jsou rozhodně dostatečně pevné, aby se z nich daly vyrobit běžné plastové předměty, které vydrží velké množství nárazů a dokonce i teplo. ABS bývá většinou mnohem odolnější, i když má mnohem nižší pevnost v tahu než PLA.

Musíte však také vzít v úvahu, co se dělá pro to, aby tyto vytištěné díly byly ještě pevnější. Když zvýšíte hustotu výplně, zvýšíte počet stěn a zlepšíte jejich tloušťku, zvýšíte pevnost a odolnost 3D tištěného dílu.