3D-печати имеют множество функциональных применений, которые могут потребовать значительной прочности для правильной работы. Даже если у вас есть несколько эстетических 3D-печатей, вам все равно потребуется определенный уровень прочности, чтобы они хорошо держались.

Я решил написать статью о том, как можно сделать 3D-печатные детали более прочными, что позволит вам быть более уверенными в долговечности создаваемых вами объектов.

Продолжайте читать дальше, чтобы получить несколько хороших советов о том, как улучшить и укрепить ваши 3D-отпечатки.

Почему ваши 3D-печати получаются мягкими, слабыми и хрупкими?

Основной причиной хрупких или слабых 3D-отпечатков является накопление влаги в филаменте. Некоторые 3D-филаменты имеют естественную тенденцию поглощать влагу из воздуха из-за чрезмерного воздействия. Попытка нагреть филамент до высокой температуры, который поглотил влагу, может вызвать образование пузырьков и всплытие, что приводит к слабой экструзии.

Существует несколько способов эффективной сушки нити, первый из которых - поместить катушку с нитью в духовку при слабом нагреве.

Сначала необходимо убедиться, что температура в вашей духовке правильно откалибрована с помощью термометра, поскольку температура в духовке может быть довольно неточной, особенно при низких температурах.

Другим более популярным методом является использование специализированной сушилки для нитей, например, SUNLU Filament Dryer от Amazon. Большинство людей, которые используют эту сушилку, очень довольны своими результатами, поскольку им удалось сохранить нити, которые, как они думали, уже неэффективны.

Однако есть несколько неоднозначных отзывов, в которых люди говорят, что он недостаточно нагревается, хотя это могут быть неисправные устройства.

Один пользователь, печатающий на нейлоне, который, как известно, впитывает влагу, использовал SUNLU Filament Dryer и сказал, что его отпечатки теперь получаются чистыми и красивыми.

Я бы рекомендовал использовать дополнительный слой изоляции, например, большой пластиковый пакет или картонную коробку, чтобы удержать тепло.

Другими факторами, которые могут способствовать получению мягких, слабых и хрупких отпечатков, являются плотность заполнения и толщина стенок. Ниже я расскажу вам о методах повышения прочности ваших 3D-отпечатков.

Как усилить и сделать 3D-печати более прочными? PLA, ABS, PETG и многое другое

1. используйте более прочные материалы

Вместо того чтобы использовать материалы, которые, как известно, в некоторых случаях являются слабыми, вы можете выбрать материалы, которые хорошо выдерживают сильные нагрузки или удары.

Я бы рекомендовал выбрать что-то вроде поликарбоната с усилением из углеродного волокна от Amazon.

Этот материал набирает популярность в сообществе 3D-печати, поскольку обеспечивает реальную прочность 3D-отпечатков. Он имеет более 600 оценок, и на момент написания статьи его рейтинг составляет 4,4/5,0.

Самое лучшее - это то, насколько легко его печатать по сравнению с ABS, который является другим более прочным материалом, используемым людьми.

Другим широко распространенным материалом, который люди используют для функциональных 3D-печати или для прочности в целом, является OVERTURE PETG 1.75mm Filament, известный тем, что он немного прочнее PLA, но при этом довольно прост для 3D-печати.

2. Увеличение толщины стенок

Одним из лучших методов укрепления и усиления 3D-печати является увеличение толщины стенок. Толщина стенок - это просто толщина внешней стенки 3D-печати, измеряемая "количеством линий стенки" и "шириной внешних линий".

Толщина стенки не должна быть меньше 1,2 мм. Я бы рекомендовал минимальную толщину стенки 1,6 мм, но для большей прочности можно и больше.

Увеличение толщины стенок также позволяет улучшить свесы, а также сделать 3D-отпечатки более водонепроницаемыми.

3. Увеличить плотность застройки

Количество наполнителя - это внутренняя структура печатаемого объекта. Необходимый объем наполнителя зависит в основном от создаваемого объекта, но, как правило, для хорошей прочности требуется наполнитель не менее 20%.

Если вы хотите пойти дальше, вы можете поднять этот показатель до 40%+, но плотность застройки уменьшается.

Чем больше вы его увеличите, тем меньшее улучшение прочности вы получите в вашей 3D-печатной детали. Я бы рекомендовал сначала увеличить толщину стенки, прежде чем увеличивать плотность заполнения так высоко.

Как правило, пользователи 3D-принтеров не превышают 40%, если только им не требуется реальная функциональность и печать не будет нести нагрузку.

Во многих случаях даже 10-процентное заполнение с кубическим рисунком заполнителя обеспечивает хорошую прочность.

4. Используйте сильную структуру заполнения

Использование шаблона заполнения, созданного для прочности, - хорошая идея для усиления ваших 3D-отпечатков и их укрепления. Когда речь идет о прочности, люди обычно используют шаблоны Grid или Cubic (соты).

Узор "треугольник" также очень хорош для прочности, но для получения ровной поверхности вам потребуется хорошая толщина верхнего слоя.

Шаблоны инфилла тесно связаны с плотностью инфилла, где некоторые шаблоны инфилла при плотности инфилла 10% будут намного сильнее других. Известно, что Gyroid хорошо работает при низкой плотности инфилла, но в целом это не очень сильный шаблон инфилла.

Гироид лучше подходит для гибких нитей и для тех случаев, когда вы можете использовать растворимые нити, такие как HIPS.

Пока вы нарезаете 3D-печать, вы можете проверить, насколько плотным является наполнитель, перейдя на вкладку "Предварительный просмотр".

5. Изменение ориентации (направление экструзии)

Простое размещение отпечатков по горизонтали, диагонали или вертикали на печатном столе может изменить прочность отпечатков из-за направления, в котором создаются 3D-отпечатки.

Некоторые люди проводили испытания прямоугольных 3D-отпечатков, ориентированных в разных направлениях, и обнаружили значительные изменения в прочности деталей.

Это в основном связано с направлением сборки и тем, как 3D-печать строится с помощью отдельных слоев, которые соединяются друг с другом. Когда 3D-печать ломается, это обычно происходит из-за разделения линий слоев.

Вы можете определить, в каком направлении 3D-печатная деталь будет иметь наибольший вес и силу, затем сориентировать деталь так, чтобы линии слоя располагались не в том же направлении, а в противоположном.

Простой пример - кронштейн для полки, где сила будет направлена вниз. 3D-Pros показали, как они напечатали кронштейн для полки в двух ориентациях. Одна из них потерпела неудачу, а другая крепко стояла на ногах.

Вместо плоской ориентации на монтажной пластине, вам следует 3D-печатать кронштейн полки на боку, чтобы его слои были построены поперек, а не вдоль части, на которую действует сила и которая, скорее всего, сломается.

Поначалу это может быть непонятно, но вы сможете лучше понять, увидев это визуально.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как ориентировать 3D-отпечатки.

6. отрегулируйте скорость потока

Регулировка скорости потока - еще один способ усилить и укрепить 3D-отпечатки. Если вы решите отрегулировать этот параметр, делайте довольно небольшие изменения, потому что в итоге вы можете вызвать недостаточную или избыточную экструзию.

Вы можете настроить поток для определенных частей 3D-печати, например, "Поток стенки", который включает в себя "Поток внешней стенки", "Поток внутренней стенки", "Поток заполнения", "Поток поддержки" и т.д.

Хотя в большинстве случаев регулировка расхода - это временное решение другой проблемы, поэтому лучше сразу увеличить ширину линии, а не регулировать расход.

7. ширина линии

Cura, который является популярным слайсером, упоминает, что регулировка ширины линии до четного значения, кратного высоте слоя печати, может сделать ваши 3D-печатные объекты более прочными.

Старайтесь не регулировать ширину линии слишком сильно, как и скорость потока, поскольку это может привести к чрезмерной или недостаточной экструзии. Хорошей идеей является регулировка скорости печати для косвенной регулировки потока и ширины линии в определенной степени.

8. Уменьшение скорости печати

Использование более низкой скорости печати, как уже упоминалось выше, может увеличить прочность 3D-отпечатков, поскольку при этом остается больше материала для заполнения любых пробелов, которые могли бы возникнуть при слишком высокой скорости.

При увеличении ширины линии необходимо также увеличить скорость печати, чтобы поддерживать более постоянную скорость потока. При правильном балансе это также может улучшить качество печати.

Если вы снизите скорость печати, возможно, вам придется снизить температуру печати, чтобы учесть увеличение времени, в течение которого нить будет находиться под нагревом.

9. Уменьшить охлаждение

Слишком быстрое охлаждение деталей может привести к плохой адгезии слоев, так как нагретый филамент не успевает правильно сцепиться с предыдущим слоем.

В зависимости от того, каким материалом вы печатаете 3D, вы можете попробовать уменьшить скорость вентилятора охлаждения, чтобы ваши детали могли прочно скрепляться в процессе печати.

PLA лучше всего работает с достаточно сильным охлаждающим вентилятором, но можно попытаться сбалансировать это с температурой печати, скоростью печати и скоростью потока.

10. Используйте более толстые слои (увеличьте высоту слоя)

Использование более толстых слоев приводит к лучшей адгезии между слоями. Толстые слои создают больше зазоров между соседними частями слоев. Испытания показали, что большая высота слоя приводит к созданию более прочных 3D-отпечатков.

Высота слоя 0,3 мм превосходит высоту слоя 0,1 мм в категории прочности. Попробуйте использовать большую высоту слоя, если качество печати не является важным для конкретной 3D-печати. Это также полезно, поскольку ускоряет время печати.

Смотрите видео ниже для получения более подробной информации об испытаниях на прочность для различных высот слоя.

11. Увеличение размера форсунки

Вы можете не только сократить время печати 3D-отпечатков, но и увеличить прочность деталей, используя сопла большего диаметра, например 0,6 мм или 0,8 мм.

В приведенном ниже видеоролике ModBot рассказывает о том, насколько быстрее он смог печатать, а также об увеличении прочности за счет увеличения высоты слоя.

Это связано с увеличением скорости потока и ширины слоя, что приводит к созданию более жесткой детали. Это также улучшает плавность экструзии нити и создает лучшую адгезию слоев.

Другие вещи, которые можно попробовать для укрепления 3D-печати

Отжиг 3D-отпечатков

Отжиг 3D-печати - это процесс термической обработки, при котором 3D-печатные объекты подвергаются воздействию повышенной температуры для укрепления их целостности. По результатам тестирования, проведенного компанией Fargo 3D Printing, люди показали увеличение прочности на 40%.

Вы можете посмотреть видеоролик Джозефа Пруса об отжиге, где он тестирует 4 различных материала - PLA, ABS, PETG, ASA, чтобы увидеть, какие различия возникают при отжиге.

Гальваническое покрытие 3D-печати

Эта практика становится все более популярной, так как она практична и доступна. Она заключается в погружении печатной детали в раствор воды и соли металла. Затем через нее пропускается электрический ток, в результате чего вокруг нее образуются катионы металла, похожие на тонкое покрытие.

В результате получаются прочные и долговечные 3D-отпечатки. Единственный недостаток заключается в том, что может потребоваться много слоев, если вы хотите получить более прочный отпечаток. Некоторые материалы для гальванического покрытия включают цинк, хром и никель. Эти три материала имеют наибольшее промышленное применение.

Это позволяет сориентировать модель таким образом, чтобы наиболее слабое место, которым является граница слоя, было не так сильно открыто. В результате получаются более прочные 3D-отпечатки.

Подробнее о гальваническом покрытии 3D-отпечатков смотрите в видеоролике ниже.

Посмотрите еще одно замечательное видео о гальванике с простыми инструкциями о том, как получить великолепную отделку на ваших моделях.

Как укрепить готовые 3D-отпечатки: использование эпоксидного покрытия

Когда вы закончите печатать модель, можно правильно нанести эпоксидную смолу, чтобы укрепить модель после печати. Эпоксидная смола, также известная как полиэпоксид, является функциональным отвердителем, используемым для придания прочности вашей прочитанной модели.

С помощью кисти аккуратно нанесите эпоксидное покрытие на 3D-отпечатки так, чтобы эпоксидный клей не стекал вниз. Используйте кисти меньшего размера для щелей и труднодоступных углов, чтобы каждая часть экстерьера была хорошо покрыта.

Очень популярным эпоксидным покрытием для 3D-печати, которое пользуется успехом у многих людей, является XTC-3D High Performance Print Coating от Amazon.

Он работает со всеми видами 3D-печатных материалов, таких как PLA, ABS, SLA-отпечатки, а также даже с деревом, бумагой и другими материалами.

Набор этой эпоксидной смолы очень долговечен, потому что для получения хороших результатов не нужно использовать много.

Многие люди говорят: "Немного - и дело сделано". После застывания эпоксидной смолы вы получаете дополнительную прочность и прекрасную прозрачную и блестящую поверхность, которая выглядит великолепно.

Это простое занятие, но если вы хотите узнать больше о нанесении эпоксидного покрытия на 3D-отпечатки, посмотрите видео от Matter Hackers.

Как укрепить смоляные 3D-отпечатки

Для усиления 3D-печати из смолы увеличьте толщину стенок модели, если она полая, примерно до 3 мм. Вы можете увеличить прочность, добавив около 25% гибкой смолы в емкость со смолой, чтобы она обладала некоторой гибкостью. Убедитесь, что не передержали модель, что может сделать смолу хрупкой.