Unternehmen auf der ganzen Welt haben sich in letzter Zeit dem 3D-Druck zugewandt, um technische Teile schnell herzustellen und dabei Geld zu sparen. Bei der Entwicklung von 3D-Versionen von Teilen werden jedoch neue Materialien verwendet, die möglicherweise nicht so haltbar sind. Sind 3D-gedruckte Teile also stabil?

3D-gedruckte Teile sind sehr stabil, insbesondere bei Verwendung von Spezialfilamenten wie PEEK oder Polycarbonat, das für kugelsicheres Glas und Schutzschilde verwendet wird.

Es gibt viele Faktoren, die die Festigkeit eines 3D-Teils ausmachen. Deshalb werden wir uns die Materialien ansehen, die beim 3D-Druck verwendet werden, wie fest sie wirklich sind, und was Sie tun können, um die Festigkeit Ihrer 3D-gedruckten Teile zu erhöhen.

Sind 3D-gedruckte Teile schwächer & zerbrechlich?

Nein, 3D-gedruckte Teile sind nicht schwächer und zerbrechlich, es sei denn, Sie drucken sie mit Einstellungen, die keine Festigkeit bieten. Wenn Sie einen 3D-Druck mit einer geringen Füllung, einem schwächeren Material, einer dünnen Wandstärke und einer niedrigen Drucktemperatur erstellen, wird der 3D-Druck wahrscheinlich schwach und zerbrechlich sein.

Wie macht man 3D-gedruckte Teile stabiler?

Die meisten 3D-Druck-Materialien sind von sich aus schon recht widerstandsfähig, aber es gibt einige Dinge, die man tun kann, um ihre Gesamtfestigkeit zu erhöhen. Das hängt meist von kleinen Details im Designprozess ab.

Am wichtigsten wäre es, die Füllung, die Wanddicke und die Anzahl der Wände zu manipulieren. Sehen wir uns also an, wie jeder dieser Faktoren die Festigkeit einer 3D-gedruckten Struktur beeinflussen kann.

Infill-Dichte erhöhen

Als Infill bezeichnet man die Füllung der Wände eines 3D-Druckteils. Es handelt sich dabei im Wesentlichen um das Muster innerhalb der Wand, das die Dichte des Teils insgesamt erhöht. Ohne Infill wären die Wände eines 3D-Teils völlig hohl und relativ schwach gegenüber äußeren Kräften.

Infill ist eine hervorragende Möglichkeit, das Gewicht eines 3D-Teils zu erhöhen und gleichzeitig die Festigkeit des Teils zu verbessern.

Es gibt viele verschiedene Füllmuster, die verwendet werden können, um die Festigkeit eines 3D-gedruckten Teils zu verbessern, z. B. eine Gitterfüllung oder eine Wabenfüllung. Die Festigkeit hängt jedoch davon ab, wie viel Füllung vorhanden ist.

Für normale 3D-Teile sind bis zu 25 % wahrscheinlich mehr als genug, für Teile, die Gewicht und Stöße aushalten sollen, sind 100 % immer besser.

Anzahl der Mauern erhöhen

Stellen Sie sich die Wände eines 3D-gedruckten Teils wie die Stützbalken in einem Haus vor: Wenn ein Haus nur vier Außenwände und keine Stützbalken oder Innenwände hat, kann das Haus unter jeder Belastung zusammenbrechen oder nachgeben.

Die Festigkeit eines 3D-gedruckten Teils ist nur dort gegeben, wo es Wände gibt, die das Gewicht und den Aufprall abfangen. Genau deshalb kann die Erhöhung der Anzahl der Wände innerhalb eines 3D-gedruckten Teils die Festigkeit der Struktur erhöhen.

Dies ist eine besonders nützliche Strategie, wenn es sich um größere 3D-gedruckte Teile mit einer größeren Oberfläche handelt.

Wanddicke erhöhen

Die tatsächliche Dicke der Wände eines 3D-gedruckten Teils bestimmt, wie viel Aufprall und Gewicht ein Teil aushalten kann. In den meisten Fällen bedeuten dickere Wände ein insgesamt haltbareres und stabileres Teil.

Aber es scheint einen Punkt zu geben, an dem es schwierig ist, 3D-gedruckte Teile zu drucken, wenn die Wände zu dick sind.

Das Beste an der Anpassung der Wanddicke ist, dass die Dicke je nach Fläche des Teils variieren kann, d. h. die Außenwelt wird wahrscheinlich nicht wissen, dass Sie die Wände verdickt haben, es sei denn, sie schneiden Ihr Teil in zwei Hälften, um es zu zerlegen.

Im Allgemeinen sind extrem dünne Wände recht schwach und können kein Gewicht von außen tragen, ohne zusammenzubrechen.

Im Allgemeinen sind Wände, die mindestens 1,2 mm dick sind, für die meisten Materialien haltbar und stark, aber ich würde empfehlen, auf 2 mm und mehr zu gehen, um ein höheres Maß an Stärke zu erreichen.

Die Festigkeit der für die Herstellung von 3D-Teilen verwendeten Materialien

3D-gedruckte Teile können nur so stark sein wie das Material, aus dem sie hergestellt sind. Einige Materialien sind jedoch viel stärker und haltbarer als andere. Genau deshalb variiert die Stärke von 3D-gedruckten Teilen so stark.

Drei der gängigsten Materialien, die für die Herstellung von 3D-Teilen verwendet werden, sind PLA, ABS und PETG. Lassen Sie uns also besprechen, was jedes dieser Materialien ist, wie sie verwendet werden können und wie stark sie wirklich sind.

PLA (Polymilchsäure)

PLA, auch bekannt als Polymilchsäure, ist vielleicht das beliebteste Material für den 3D-Druck. Es ist nicht nur recht kostengünstig, sondern auch sehr einfach für den Druck von Teilen zu verwenden.

Aus diesem Grund wird es häufig für den Druck von Kunststoffbehältern, medizinischen Implantaten und Verpackungsmaterialien verwendet. In den meisten Fällen ist PLA das stärkste Material, das im 3D-Druck verwendet wird.

Obwohl PLA eine beeindruckende Zugfestigkeit von ca. 7.250 psi hat, neigt das Material unter bestimmten Umständen dazu, etwas spröde zu sein, d. h. es ist etwas wahrscheinlicher, dass es bricht oder zersplittert, wenn es einem starken Aufprall ausgesetzt wird.

Es ist auch wichtig zu wissen, dass PLA einen relativ niedrigen Schmelzpunkt hat. Wenn es hohen Temperaturen ausgesetzt wird, wird die Haltbarkeit und Festigkeit von PLA stark geschwächt.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

ABS, auch bekannt als Acrylnitril-Butadien-Styrol, ist nicht ganz so stark wie PLA, aber das bedeutet keineswegs, dass es ein schwaches 3D-Druckmaterial ist. Tatsächlich ist dieses Material viel besser in der Lage, starken Stößen standzuhalten, da es sich oft biegt und krümmt, anstatt komplett zu zerbrechen.

Das alles ist der Zugfestigkeit von etwa 4.700 PSI zu verdanken. In Anbetracht der leichten Konstruktion und der beeindruckenden Haltbarkeit ist ABS eines der besten 3D-Druckmaterialien, die es gibt.

Aus diesem Grund wird ABS für die Herstellung fast aller Produkte auf der Welt verwendet. Es ist ein sehr beliebtes Material, wenn es um den Druck von Kinderspielzeug wie Legos, Computerteilen und sogar Rohrsegmenten geht.

Der unglaublich hohe Schmelzpunkt von ABS macht es außerdem in der Lage, nahezu jeder Hitze standzuhalten.

PETG (Polyethylenterephthalat, glykolmodifiziert)

PETG, auch bekannt als Polyethylenterephthalat, wird in der Regel für die Entwicklung komplexer Designs und Objekte im 3D-Druck verwendet, da PETG wesentlich dichter, haltbarer und starrer ist als einige andere 3D-Druckmaterialien.

Genau aus diesem Grund wird PETG zur Herstellung zahlreicher Produkte wie Lebensmittelbehälter und Beschilderungen verwendet.

Warum überhaupt 3D-Druck?

Wären 3D-gedruckte Teile nicht stabil, würden sie nicht als alternative Produktionsmethode für viele Materialien und Werkstoffe eingesetzt werden.

Aber sind sie so stark wie Metalle wie Stahl und Aluminium? Definitiv nicht!

Sie sind jedoch recht nützlich, wenn es darum geht, neue Teile zu entwerfen, sie zu geringeren Kosten zu drucken und sie dauerhaft zu nutzen. Sie eignen sich auch hervorragend für kleine Teile und haben angesichts ihrer Größe und Dicke im Allgemeinen eine gute Zugfestigkeit.

Noch besser ist, dass diese 3D-gedruckten Teile manipuliert werden können, um ihre Festigkeit und allgemeine Haltbarkeit zu erhöhen.

Schlussfolgerung

3D-gedruckte Teile sind auf jeden Fall stark genug, um für die Herstellung gängiger Kunststoffartikel verwendet zu werden, die große Mengen an Stößen und sogar Hitze aushalten. ABS ist in den meisten Fällen viel haltbarer, obwohl es eine viel geringere Zugfestigkeit als PLA hat.

Aber man muss auch berücksichtigen, was getan wird, um diese gedruckten Teile noch stärker zu machen. Wenn man die Fülldichte erhöht, die Anzahl der Wände vergrößert und die Wandstärke verbessert, erhöht man die Festigkeit und Haltbarkeit eines 3D-gedruckten Teils.