Virksomheder verden over har for nylig vendt sig mod 3D-printning for at skabe tekniske dele hurtigt og samtidig spare penge i processen. Men udviklingen af 3D-versioner af dele indebærer brug af nye materialer, som måske ikke er så holdbare. Så er 3D-printede dele stærke?

3D-printede dele er meget stærke, især når der anvendes specialfilamenter som PEEK eller polycarbonat, der bruges til skudsikkert glas og skudsikre skjolde. Udfyldningstæthed, vægtykkelse og printorientering kan justeres for at øge styrken.

Der er meget, der spiller ind på styrken af en 3D-del. Derfor vil vi gennemgå de materialer, der anvendes ved 3D-printning, hvor stærke de virkelig er, og hvad du kan gøre for at øge styrken af dine 3D-printede dele.

Er 3D-printede dele svagere & skrøbelige?

Nej, 3D-printede dele er ikke svagere og skrøbelige, medmindre du 3D-printer dem med indstillinger, der ikke giver styrke. Hvis du laver et 3D-print med lavt fyldningsniveau, med et svagere materiale, med en tynd vægtykkelse og lav printtemperatur, vil det sandsynligvis føre til et 3D-print, der er svagt og skrøbeligt.

Hvordan gør du 3D-printede dele stærkere?

De fleste 3D-printmaterialer er ret holdbare i sig selv, men der er nogle ting, der kan gøres for at øge deres samlede styrke. Det drejer sig for det meste om de små detaljer i designprocessen.

Det vigtigste ville være at manipulere fyldningen, vægtykkelsen og antallet af vægge. Lad os se på, hvordan hver af disse faktorer kan påvirke styrken af en 3D-printet struktur.

Forøgelse af udfyldningstætheden

Udfyldning er det, der bruges til at udfylde væggene i en 3D-printet del. Det er hovedsagelig mønsteret i væggen, der øger tætheden af emnet som helhed. Uden udfyldning ville væggene i en 3D-del være helt hule og ret svage over for ydre kræfter.

Udfyldning er en fantastisk måde at øge vægten af en 3D-del på og samtidig forbedre delens styrke.

Der er masser af forskellige fyldningsmønstre, der kan bruges til at forbedre styrken af et 3D-printet stykke, herunder en gitterfyldning eller en honeycomb-fyldning. Men hvor meget fyldning der er, er afgørende for styrken.

For almindelige 3D-dele er op til 25 % sandsynligvis mere end nok, men for dele, der er beregnet til at bære vægt og stød, er det altid bedre at ligge tættere på 100 %.

Forøgelse af antallet af vægge

Tænk på væggene i en 3D-printet del som støttebjælkerne i et hus. Hvis et hus kun har fire ydervægge og ingen støttebjælker eller indervægge, kan næsten alt få huset til at kollapse eller give efter under en hvilken som helst vægt.

På samme måde vil et 3D-printet stykke kun være stærkt, hvis der er vægge til at bære vægt og stød. Det er netop derfor, at flere vægge i et 3D-printet stykke kan øge styrken af strukturen.

Dette er en særlig nyttig strategi, når det drejer sig om større 3D-printede dele med et større overfladeareal.

Forøgelse af vægtykkelsen

Den faktiske tykkelse af de vægge, der anvendes i et 3D-printet stykke, bestemmer, hvor meget stød og vægt en del kan modstå. For det meste vil tykkere vægge betyde et mere holdbart og robust stykke generelt.

Men der synes at være et punkt, hvor det er svært at udskrive 3D-printede dele, når væggene er for tykke.

Det bedste ved at justere vægtykkelsen er, at tykkelsen kan variere afhængigt af emnets areal. Det betyder, at omverdenen sandsynligvis ikke vil opdage, at du har gjort væggene tykkere, medmindre de skærer emnet over på midten for at dissekere det.

Generelt vil ekstremt tynde vægge være ret tynde og vil ikke kunne bære nogen ydre vægt uden at kollapse.

Generelt er vægge, der er mindst 1,2 mm tykke, holdbare og stærke for de fleste materialer, men jeg vil anbefale at gå op til 2 mm+ for at opnå et højere niveau af styrke.

Styrken af de materialer, der anvendes til at skabe 3D-dele

3D-printede dele kan kun være lige så stærke som det materiale, de er lavet af. Når det er sagt, er nogle materialer meget stærkere og mere holdbare end andre. Det er netop derfor, at styrken af 3D-printede dele varierer så meget.

Tre af de mest almindelige materialer, der bruges til at skabe 3D-dele, er PLA, ABS og PETG. Lad os derfor diskutere, hvad hvert af disse materialer er, hvordan de kan bruges, og hvor stærke de egentlig er.

PLA (polymælkesyre)

PLA, også kendt som polymælkesyre, er måske det mest populære materiale, der bruges til 3D-printning. Det er ikke kun ret omkostningseffektivt, men også meget nemt at bruge til at printe dele.

Derfor bruges det ofte til at udskrive plastbeholdere, medicinske implantater og emballagematerialer. Under de fleste omstændigheder er PLA det stærkeste materiale, der bruges til 3D-printning.

Selv om PLA har en imponerende trækstyrke på ca. 7.250 psi, har materialet en tendens til at være lidt skørt under særlige omstændigheder. Det betyder, at det er lidt mere tilbøjeligt til at gå i stykker eller splintre, når det udsættes for en kraftig påvirkning.

Det er også vigtigt at bemærke, at PLA har et relativt lavt smeltepunkt. Når PLA udsættes for høje temperaturer, vil holdbarheden og styrken af PLA blive alvorligt svækket.

ABS (acrylonitrilbutadienstyren)

ABS, også kendt som acrylonitrilbutadienstyren, er ikke helt så stærkt som PLA, men det betyder slet ikke, at det er et svagt 3D-printmateriale. Faktisk er dette materiale meget bedre i stand til at modstå kraftige stød, idet det ofte bøjer og bøjer i stedet for at splintre helt.

Det er alt sammen takket være trækstyrken på ca. 4.700 PSI. I betragtning af den lette konstruktion og den imponerende holdbarhed er ABS et af de bedste 3D-printmaterialer derude.

Det er derfor, at ABS bruges til at fremstille næsten alle typer produkter i verden. Det er et ret populært materiale, når det drejer sig om at udskrive børnelegetøj som Lego, computerdele og endda rørledninger.

ABS's utroligt høje smeltepunkt gør det også i stand til at modstå næsten enhver mængde varme.

PETG (polyethylenterephthalat glykolmodificeret)

PETG, også kendt som polyethylenterephthalat, bruges normalt til at udvikle mere komplekse designs og objekter, når det gælder 3D-printning. Det skyldes, at PETG har tendens til at være meget tættere, mere holdbart og mere stift end nogle af de andre 3D-printmaterialer.

Netop af den grund bruges PETG til at fremstille mange produkter som f.eks. madbeholdere og skilte.

Hvorfor overhovedet bruge 3D-printning?

Hvis 3D-printede dele slet ikke var stærke, ville de ikke blive brugt som en alternativ produktionsmetode til mange forsyninger og materialer.

Men er de lige så stærke som metaller som stål og aluminium? Absolut ikke!

De er dog ret nyttige, når det drejer sig om at designe nye dele, udskrive dem til en lavere pris og få en god mængde holdbar brug ud af dem. De er også gode til små dele og har generelt en rimelig trækstyrke i betragtning af deres størrelse og tykkelse.

Hvad der er endnu bedre er, at disse 3D-printede dele kan manipuleres for at øge deres styrke og generelle holdbarhed.

Konklusion

3D-printede dele er helt sikkert stærke nok til at blive brugt til at fremstille almindelige plastikgenstande, der kan modstå store mængder stød og endda varme. ABS er for det meste meget mere holdbart, selv om det har en meget lavere trækstyrke end PLA.

Men du skal også tage hensyn til, hvad der gøres for at gøre disse printede dele endnu stærkere. Når du øger fyldningstætheden, øger antallet af vægge og forbedrer vægtykkelsen, øger du styrken og holdbarheden af et 3D-printet stykke.