3D-tulosteilla on monia toiminnallisia käyttötarkoituksia, jotka voivat vaatia hyvän määrän lujuutta toimiakseen kunnolla. Vaikka sinulla olisi esteettisiä 3D-tulosteita, tarvitset silti tiettyä lujuutta, jotta ne kestävät hyvin.

Päätin kirjoittaa artikkelin, jossa kerrotaan yksityiskohtaisesti, miten voit tehdä 3D-tulostetuista osista vahvempia, jotta voit luottaa paremmin valmistamiesi esineiden kestävyyteen.

Jatka lukemista saadaksesi hyviä vinkkejä 3D-tulosteiden parantamiseen ja vahvistamiseen.

Miksi 3D-tulosteesi ovat pehmeitä, heikkoja ja hauraita?

Tärkein syy hauraisiin tai heikkoihin 3D-tulosteisiin on kosteuden kertyminen filamenttiin. Joillakin 3D-filamenteilla on luonnostaan taipumus absorboida kosteutta ilmasta liiallisen altistumisen vuoksi. Yritys lämmittää filamenttia korkeaan lämpötilaan, joka on imenyt kosteutta, voi aiheuttaa kuplia ja poksahduksia, jotka johtavat heikkoon pursotukseen.

Tässä tilanteessa sinun on kuivattava filamenttisi. Filamentin tehokas kuivaus voidaan tehdä muutamalla eri tavalla, joista ensimmäinen on laittaa filamenttikela uuniin alhaisella lämmöllä.

Varmista ensin, että uunin lämpötila on kalibroitu oikein lämpömittarilla, sillä uunin lämpötila voi olla varsin epätarkka, etenkin alhaisissa lämpötiloissa.

Toinen suositumpi menetelmä on käyttää erikoistunutta filamenttikuivainta, kuten Amazonin SUNLU Filament Dryer -kuivainta. Useimmat tätä käyttävät ihmiset ovat erittäin tyytyväisiä tuloksiinsa, sillä he pystyvät säästämään filamenttia, jonka he luulivat olevan tehotonta.

On kuitenkin ollut muutamia ristiriitaisia arvosteluja, joissa ihmiset sanovat, että se ei kuumene tarpeeksi, mutta nämä saattavat olla viallisia yksiköitä.

Eräs käyttäjä, joka 3D-tulostaa nailonia, joka on tunnettu kosteuden imeytymisestä, käytti SUNLU Filament Dryer -kuivainta ja sanoi, että hänen tulosteistaan tulee nyt puhtaita ja kauniita.

Suosittelen, että käytät ylimääräistä eristyskerrosta, kuten isoa muovipussia tai pahvilaatikkoa, joka pitää lämmön sisällä.

Muita tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa pehmeään, heikkoon ja hauraaseen tulosteeseen, ovat täytön tiheys ja seinämän paksuus. Käyn alla läpi ideoita, joilla voit parantaa 3D-tulosteidesi lujuutta.

Miten vahvistat ja teet 3D-tulosteista vahvempia? PLA, ABS, PETG ja enemmän?

1. Käytä vahvempia materiaaleja

Sen sijaan, että käyttäisit materiaaleja, joiden tiedetään olevan joissakin tapauksissa heikkoja, voit valita materiaaleja, jotka kestävät hyvin voimakkaita voimia tai iskuja.

Suosittelen käyttämään jotain Polykarbonaattia, jossa on hiilikuituvahvistus Amazonista.

Tämä filamentti on saanut paljon kannatusta 3D-tulostusyhteisössä, koska se tarjoaa todellista lujuutta 3D-tulosteissa. Sillä on yli 600 arvosanaa, ja se on tällä hetkellä 4,4/5,0 tätä kirjoitettaessa.

Parasta tässä on se, miten helppoa se on tulostaa verrattuna ABS-materiaaliin, joka on toinen vahvempi materiaali, jota ihmiset käyttävät.

Toinen laajalti käytetty filamentti, jota ihmiset käyttävät toiminnallisiin 3D-tulosteisiin tai yleisesti vahvuuden vuoksi, on OVERTURE PETG 1.75mm -filamentti, joka on tunnetusti hieman vahvempi kuin PLA ja jolla on silti melko helppo 3D-tulostaa.

2. Seinämän paksuuden lisääminen

Yksi parhaista menetelmistä 3D-tulosteiden vahvistamiseen ja lujittamiseen on seinämän paksuuden lisääminen. Seinämän paksuus on yksinkertaisesti se, kuinka paksu 3D-tulosteen ulkoseinämä on, mitattuna "Wall Line Count" (seinärivien määrä) ja "Outer Line Width" (ulkorivin leveys).

Seinämän paksuus ei saa olla alle 1,2 mm. Suosittelen, että seinämän paksuus on vähintään 1,6 mm, mutta lujuuden lisäämiseksi voit ehdottomasti käyttää suurempaa seinämän paksuutta.

Seinämäpaksuuden kasvattamisesta on myös hyötyä, sillä se parantaa ylivuotoja ja tekee 3D-tulosteista vesitiiviimpiä.

3. Täydennysrakentamisen tiheyden lisääminen

Täytekuvio on tulostettavan kappaleen sisäinen rakenne. Tarvittavan täytteen määrä riippuu pääasiassa luotavasta kappaleesta, mutta yleisesti ottaen täytettä on oltava vähintään 20 % hyvän lujuuden saavuttamiseksi.

Jos haluat mennä vielä pidemmälle, voit nostaa sen jopa yli 40 prosenttiin, mutta täydennysrakentamisen tiheyden kasvattaminen tuottaa yhä vähemmän.

Mitä enemmän kasvatat sitä, sitä vähemmän parannusta lujuuteen saat 3D-tulostetussa osassa. Suosittelen ensin kasvattamaan seinämän paksuutta ennen kuin kasvatat täytetiheyttä niin korkealle.

Yleensä 3D-tulostimen käyttäjät eivät ylitä 40 %:a, elleivät he tarvitse todellista toiminnallisuutta ja ellei tuloste ole kantava.

Monissa tapauksissa jopa 10 %:n täyttö Cubic-täyttökuviolla toimii melko hyvin lujuuden kannalta.

4. Käytä vahvaa täytekuviota

Vahvuutta varten rakennetun täytekuvion käyttäminen on hyvä ajatus 3D-tulosteiden vahvistamiseksi ja niiden vahvistamiseksi. Vahvuuden kannalta ihmiset käyttävät yleensä Grid- tai Cubic- (Honeycomb-) kuvioita.

Kolmio-kuvio on todella hyvä myös lujuuden kannalta, mutta tarvitset hyvän pintakerroksen paksuuden, jotta saat tasaisen pinnan.

Täyttökuviot toimivat läheisesti täytetiheyden kanssa, jolloin jotkut täyttökuviot ovat 10 %:n täytetiheydellä paljon vahvempia kuin toiset. Gyroidin tiedetään toimivan hyvin alhaisilla täytetiheyksillä, mutta se ei ole yleisesti ottaen kovin vahva täyttökuvio.

Gyroid on parempi joustavalle filamentille ja silloin, kun saatat käyttää liukenevaa filamenttia, kuten HIPS:ää.

Kun leikkaat 3D-tulostustasi, voit tarkistaa, kuinka tiheä täyte todella on, tarkistamalla "Esikatselu"-välilehden.

5. Suunnan muuttaminen (puristussuunta)

Tulosteiden sijoittaminen vaaka-, diagonaali- tai pystysuoraan tulostusalustalle voi muuttaa tulosteiden vahvuutta 3D-tulosteiden luomissuunnan vuoksi.

Jotkut ovat tehneet testejä suorakulmaisilla 3D-tulosteilla, jotka on suunnattu eri suuntiin, ja havainneet merkittäviä muutoksia kappaleen lujuudessa.

Se liittyy pääasiassa rakennussuuntaan ja siihen, miten 3D-tulosteet rakennetaan erillisistä kerroksista, jotka liimataan toisiinsa. Kun 3D-tuloste rikkoutuu, se johtuu yleensä kerrosviivojen irtoamisesta toisistaan.

Voit selvittää, mihin suuntaan 3D-tulostettuun osaan kohdistuu eniten painoa ja voimaa, ja sitten suunnata osan niin, että kerrosviivat eivät ole samaan suuntaan vaan päinvastoin.

Yksinkertainen esimerkki olisi hyllyn kiinnike, jossa voima osoittaa alaspäin. 3D-Pros näytti, kuinka he 3D-tulostivat hyllyn kiinnikkeen kahdessa suunnassa. Toinen epäonnistui surkeasti, kun taas toinen pysyi vahvana.

Sen sijaan, että suuntaus olisi tasainen rakennuslevyn päällä, sinun pitäisi 3D-tulostaa hyllyn kiinnike kyljelleen, jotta sen kerrokset rakennetaan poikittain eikä osaa pitkin, johon kohdistuu voima ja joka todennäköisesti rikkoutuu.

Tämä voi olla aluksi hämmentävää, mutta voit ymmärtää sen paremmin, kun näet sen visuaalisesti.

Katso alla olevalta videolta ohjeita 3D-tulosteiden suuntaamiseen.

6. Säädä virtausnopeus

Virtausnopeuden säätäminen hieman on toinen tapa vahvistaa ja vahvistaa 3D-tulosteita. Jos päätät säätää tätä, sinun kannattaa tehdä melko pieniä muutoksia, koska se voi aiheuttaa ali- ja ylipuristusta.

Voit säätää virtausta 3D-tulostuksen tietyille osille, kuten "Wall Flow", joka sisältää "Outer Wall Flow" & "Inner Wall Flow", "Infill Flow", "Support Flow" ja paljon muuta.

Useimmissa tapauksissa virtauksen säätäminen on kuitenkin väliaikainen ratkaisu toiseen ongelmaan, joten virtauksen säätämisen sijaan olisi parempi lisätä suoraan linjan leveyttä.

7. Viivan leveys

Cura, joka on suosittu viipalointiohjelma, mainitsee, että viivan leveyden säätäminen tasaiseen kertaan tulostuksen kerroskorkeuden kanssa voi itse asiassa tehdä 3D-tulostetuista esineistä vahvempia.

Yritä olla säätämättä viivanleveyttä liikaa, samoin kuin virtausnopeutta, koska se voi taas johtaa yli- ja alipuristukseen. On hyvä idea säätää tulostusnopeutta, jotta virtausta ja viivanleveyttä voidaan säätää epäsuorasti jonkin verran.

8. Tulostusnopeuden vähentäminen

Kuten edellä mainittiin, pienemmällä tulostusnopeudella voidaan lisätä 3D-tulosteiden lujuutta, koska jäljelle jää enemmän materiaalia täyttämään aukkoja, jotka syntyisivät, jos nopeus olisi liian suuri.

Jos kasvatat viivanleveyttä, kannattaa myös lisätä tulostusnopeutta, jotta virtausnopeus pysyy tasaisempana. Tämä voi myös parantaa tulostuslaatua, kun se on tasapainotettu oikein.

Jos vähennät tulostusnopeutta, sinun on ehkä vähennettävä tulostuslämpötilaa, jotta voit ottaa huomioon sen ajanjakson, jonka filamentti on lämpimänä.

9. Vähennä jäähdytystä

Osien jäähdyttäminen liian nopeasti voi johtaa huonoon kerrosten kiinnittymiseen, koska lämmitetyllä filamentilla ei ole tarpeeksi aikaa kiinnittyä kunnolla edelliseen kerrokseen.

Riippuen 3D-tulostettavasta materiaalista voit yrittää vähentää jäähdytystuulettimen nopeutta, jotta osat voivat liittyä toisiinsa vahvasti tulostusprosessin aikana.

PLA toimii parhaiten melko voimakkaalla jäähdytystuulettimella, mutta voit yrittää tasapainottaa tämän tulostuslämpötilan, tulostusnopeuden ja virtausnopeuden kanssa.

10. Käytä paksumpia kerroksia (lisää kerroksen korkeutta).

Paksumpien kerrosten käyttö johtaa parempaan tarttumiseen kerrosten välillä. Paksumpien kerrosten kohdalla on enemmän rakoja vierekkäisten kerrosten osien välillä. Testeissä on havaittu, että suurempien kerroskorkeuksien on havaittu tuottavan vahvempia 3D-tulosteita.

Kerroskorkeuden 0,3 mm on osoitettu olevan lujuusluokassa parempi kuin kerroskorkeus 0,1 mm. Kokeile käyttää suurempaa kerroskorkeutta, jos tulostuslaatu ei ole olennainen tietyn 3D-tulostuksen kannalta. Siitä on myös hyötyä, koska se nopeuttaa tulostusaikoja.

Katso alla olevalta videolta lisätietoja lujuuden testaamisesta eri kerroskorkeuksilla.

11. Suurenna suuttimen kokoa

Voit paitsi lyhentää 3D-tulosteiden tulostusaikaa, myös lisätä osien lujuutta käyttämällä suurempaa suuttimen halkaisijaa, kuten 0,6 tai 0,8 mm.

ModBotin alla olevalla videolla käydään läpi, kuinka paljon nopeammin hän pystyi tulostamaan ja kuinka paljon lujuus kasvoi kerroskorkeuden kasvattamisen ansiosta.

Se liittyy lisääntyneeseen virtausnopeuteen ja lisääntyneeseen kerroksen leveyteen, mikä johtaa jäykempään kappaleeseen. Se parantaa myös filamentin suulakepuristumisen sujuvuutta ja parantaa kerrosten tarttuvuutta.

Muita asioita, joita kannattaa kokeilla 3D-tulosteiden vahvistamiseksi

3D-tulosteiden hehkutus

3D-tulosteiden hehkutus on lämpökäsittelyprosessi, jossa 3D-tulostetut esineet asetetaan korkeampaan lämpötilaan niiden eheyden vahvistamiseksi. Joissakin testeissä ihmiset ovat Fargo 3D Printingin testien mukaan osoittaneet, että lujuus on kasvanut 40 prosenttia.

Voit katsoa Josef Prusan videon hehkutuksesta, jossa hän testaa neljää eri materiaalia - PLA, ABS, PETG ja ASA - nähdäkseen, millaisia eroja hehkutus aiheuttaa.

3D-tulosteiden galvanointi

Tämä käytäntö on yleistymässä, koska se on käytännöllinen ja edullinen. Siinä painokappale upotetaan vesi- ja metallisuolaliuokseen. Sen jälkeen sen läpi johdetaan sähkövirta, jolloin sen ympärille muodostuu metallin kat-ioneja, kuten ohut pinnoite.

Tuloksena on kestäviä ja pitkäikäisiä 3D-tulosteita. Ainoa haittapuoli on se, että jos haluat vahvemman tulosteen, saatetaan tarvita useita kerroksia. Joitakin pinnoitusmateriaaleja ovat sinkki, kromi ja nikkeli. Näillä kolmella on eniten teollisia sovelluksia.

Tämä on yksinkertaista: malli suunnataan siten, että heikoin kohta eli kerrosraja ei ole niin alttiina. Tuloksena on vahvemmat 3D-tulosteet.

Lisätietoja 3D-tulosteiden galvanoinnista saat alla olevalta videolta.

Katso toinen hieno video galvanoinnista, jossa on yksinkertaiset ohjeet siitä, miten saat malleihisi hienon pinnan.

Miten vahvistaa valmiita 3D-tulosteita: Epoksipinnoitteen käyttö

Kun olet valmis tulostamaan mallin, voit käyttää epoksia oikein mallin vahvistamiseksi tulostuksen jälkeen. Epoksi, joka tunnetaan myös nimellä polyepoksidi, on toiminnallinen kovetin, jota käytetään tekemään luetun mallin vahvemmaksi.

Levitä epoksipinnoite varovasti siveltimellä 3D-tulosteisiin siten, että epoksi ei tipu alas. Käytä pienempiä siveltimiä rakoihin ja vaikeasti saavutettaviin kulmiin, jotta kaikki ulkopinnan osat peittyvät hyvin.

Erittäin suosittu 3D-tulostuksen epoksipinnoite, jonka kanssa monet ihmiset ovat menestyneet, on Amazonin XTC-3D High Performance Print Coating.

Se toimii kaikenlaisten 3D-tulostettujen materiaalien, kuten PLA:n, ABS:n, SLA-tulosteiden sekä jopa puun, paperin ja muiden materiaalien kanssa.

Tämän epoksipakkauksen kesto on erittäin pitkä, koska sitä ei tarvitse käyttää paljon hyvien tulosten saavuttamiseksi.

Monet sanovat, että "vähän riittää pitkälle". Kun epoksi kovettuu, saat lisää lujuutta ja ihanan kirkkaan ja kiiltävän pinnan, joka näyttää upealta.

Se on yksinkertainen asia, mutta jos haluat tietää lisää epoksipinnoitteen levittämisestä 3D-tulosteisiin, katso Matter Hackersin video.

Miten vahvistaa hartsin 3D-tulosteita

Vahvistaaksesi hartsista tehtyjä 3D-tulosteita, lisää mallin seinämän paksuutta, jos se on ontto, noin 3 mm:iin. Voit lisätä kestävyyttä lisäämällä noin 25 % taipuisaa hartsia hartsialtaaseen, jotta sillä on jonkin verran taipuisaa lujuutta. Varmista, ettet koveta mallia liikaa, sillä se voi haurastuttaa hartsia.