В последнее время компании по всему миру обращаются к 3D-печати для быстрого создания технических деталей и экономии средств. Но при разработке 3D-версий деталей используются новые материалы, которые могут оказаться не такими прочными. Так прочны ли 3D-печатные детали?

3D-печатные детали очень прочные, особенно при использовании специализированных нитей, таких как PEEK или поликарбонат, который используется для изготовления пуленепробиваемого стекла и защитных экранов от беспорядков. Плотность заполнения, толщина стенок и ориентация печати могут быть отрегулированы для повышения прочности.

Прочность 3D-детали зависит от многих факторов, поэтому мы рассмотрим материалы, используемые при 3D-печати, насколько они прочны, и что можно сделать для повышения прочности 3D-печатных деталей.

Являются ли 3D-печатные детали более слабыми и хрупкими?

Нет, 3D-печатные детали не являются слабыми и хрупкими, если только вы не печатаете их с параметрами, которые не обеспечивают прочность. Создание 3D-печати с низким уровнем заполнения, из более слабого материала, с тонкой толщиной стенок и низкой температурой печати, скорее всего, приведет к тому, что 3D-печать будет слабой и хрупкой.

Как сделать 3D-печатные детали более прочными?

Большинство материалов для 3D-печати достаточно прочны сами по себе, но есть некоторые вещи, которые можно сделать для повышения их общей прочности. Это в основном сводится к мелким деталям в процессе проектирования.

Наиболее важными являются манипуляции с заполнением, толщиной стен и количеством стен. Итак, давайте рассмотрим, как каждый из этих факторов может повлиять на прочность 3D-печатной конструкции.

Увеличение плотности застройки

Наполнитель - это то, что используется для заполнения стенок 3D-печатной детали. По сути, это узор внутри стенки, который увеличивает плотность детали в целом. Без наполнителя стенки 3D-детали были бы абсолютно полыми и довольно слабыми для внешних сил.

Наполнение - это отличный способ увеличить вес 3D-детали, одновременно повышая ее прочность.

Для повышения прочности 3D-печатной детали можно использовать множество различных наполнителей, в том числе сетчатый или сотовый наполнитель. Но именно от количества наполнителей зависит прочность.

Для обычных 3D-деталей, скорее всего, будет более чем достаточно 25%. Для деталей, предназначенных для выдерживания веса и ударов, всегда лучше приближаться к 100%.

Увеличение количества стен

Если у дома есть только четыре наружные стены и нет опорных балок или внутренних стен, то практически все может привести к тому, что дом рухнет или подастся под любой тяжестью.

Таким же образом, прочность 3D-печатной детали будет существовать только там, где есть стенки для поддержания веса и ударов. Именно поэтому увеличение количества стенок внутри 3D-печатной детали может увеличить прочность конструкции.

Это особенно полезная стратегия, когда речь идет о больших 3D-печатных деталях с большой площадью поверхности.

Увеличение толщины стенок

Фактическая толщина стенок, используемых в 3D-печатной детали, определяет, какой удар и вес может выдержать деталь. В большинстве случаев более толстые стенки означают более долговечную и прочную деталь.

Но, похоже, есть момент, когда трудно печатать 3D-печатные детали, когда стенки слишком толстые.

Самое лучшее в настройке толщины стенок - это то, что толщина может варьироваться в зависимости от площади детали. Это означает, что внешний мир, вероятно, не узнает, что вы утолстили стенки, если только не разрежет вашу деталь пополам, чтобы препарировать ее.

Вообще говоря, очень тонкие стены будут довольно хрупкими и не смогут выдержать внешний вес без разрушения.

Как правило, стены толщиной не менее 1,2 мм являются долговечными и прочными для большинства материалов, но я бы рекомендовал увеличить толщину до 2 мм+ для более высокого уровня прочности.

Прочность материалов, используемых для создания 3D-деталей

3D-печатные детали могут быть настолько прочными, насколько прочен материал, из которого они изготовлены. При этом некоторые материалы намного прочнее и долговечнее других. Именно поэтому прочность 3D-печатных деталей так сильно варьируется.

Три наиболее распространенных материала, используемых для создания 3D-деталей, включают PLA, ABS и PETG. Итак, давайте обсудим, что представляет собой каждый из этих материалов, как их можно использовать и насколько они действительно прочны.

PLA (полимолочная кислота)

PLA, также известный как полимолочная кислота, является, пожалуй, самым популярным материалом, используемым в 3D-печати. Он не только достаточно экономичен, но и очень прост в использовании для печати деталей.

Именно поэтому его часто используют для печати пластиковых контейнеров, медицинских имплантатов и упаковочных материалов. В большинстве случаев PLA является самым прочным материалом, используемым в 3D-печати.

Несмотря на то, что PLA имеет впечатляющую прочность на разрыв около 7 250 фунтов на кв. дюйм, в особых условиях этот материал имеет тенденцию быть немного хрупким. Это означает, что вероятность того, что он сломается или рассыплется при мощном ударе, немного выше.

Важно также отметить, что PLA имеет относительно низкую температуру плавления. При воздействии высоких температур долговечность и прочность PLA сильно ослабевают.

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол)

ABS, также известный как акрилонитрил-бутадиен-стирол, не так прочен, как PLA, но это вовсе не означает, что это слабый материал для 3D-печати. На самом деле, этот материал гораздо лучше выдерживает сильные удары, часто изгибается и гнется, а не разрушается полностью.

Все это благодаря прочности на разрыв около 4 700 PSI. Учитывая легкость конструкции и впечатляющую прочность, ABS является одним из лучших материалов для 3D-печати.

Именно поэтому ABS используется для производства практически всех видов продукции в мире. Это довольно популярный материал, когда речь идет о печати детских игрушек типа Legos, компьютерных деталей и даже сегментов трубопроводов.

Невероятно высокая температура плавления ABS также делает его способным выдерживать практически любое количество тепла.

PETG (полиэтилентерефталат гликоль-модифицированный)

PETG, также известный как полиэтилентерефталат, обычно используется для создания более сложных конструкций и объектов при 3D-печати. Это связано с тем, что PETG, как правило, намного плотнее, прочнее и жестче, чем некоторые другие материалы для 3D-печати.

Именно по этой причине PETG используется для изготовления множества изделий, таких как пищевые контейнеры и вывески.

Зачем вообще использовать 3D-печать?

Если бы 3D-печатные детали были совсем не прочными, то они не использовались бы в качестве альтернативного метода производства многих расходных материалов.

Но так ли они прочны, как такие металлы, как сталь и алюминий? Определенно нет!

Тем не менее, они весьма полезны, когда речь идет о разработке новых деталей, их печати по более низкой цене и длительном использовании. Они также отлично подходят для изготовления мелких деталей и имеют в целом приличную прочность на разрыв, учитывая их размер и толщину.

Еще лучше то, что этими 3D-печатными деталями можно манипулировать для повышения их прочности и общей долговечности.

Заключение

3D-печатные детали, безусловно, достаточно прочны, чтобы использовать их для изготовления обычных пластиковых изделий, которые могут выдерживать большое количество ударов и даже нагрев. По большей части ABS имеет тенденцию быть гораздо более прочным, хотя его прочность на разрыв гораздо ниже, чем у PLA.

Но также необходимо учитывать, что делается для того, чтобы сделать эти напечатанные детали еще более прочными. Когда вы увеличиваете плотность заполнения, увеличиваете количество стенок и увеличиваете толщину стенок, вы увеличиваете прочность и долговечность 3D-печатной детали.