Spoločnosti na celom svete sa v poslednom čase zameriavajú na 3D tlač, aby mohli rýchlo vytvárať technické diely a zároveň ušetriť nejaké peniaze. Vývoj 3D verzií dielov však zahŕňa použitie nových materiálov, ktoré nemusia byť také odolné. Sú teda 3D vytlačené diely pevné?

3D tlačené diely sú veľmi pevné, najmä pri použití špecializovaných vlákien, ako je PEEK alebo polykarbonát, ktorý sa používa na výrobu nepriestrelného skla a štítov proti nepokojom. Hustotu výplne, hrúbku steny a orientáciu tlače možno upraviť tak, aby sa zvýšila pevnosť.

Do pevnosti 3D súčiastky toho vstupuje veľmi veľa. Preto sa budeme venovať materiálom používaným pri 3D tlači, ich skutočnej pevnosti a tomu, čo môžete urobiť, aby ste zvýšili pevnosť svojich 3D tlačených súčiastok.

Sú 3D tlačené diely slabšie & krehké?

Nie, 3D tlačené diely nie sú slabšie a krehké, pokiaľ ich netlačíte s nastaveniami, ktoré neposkytujú pevnosť. Vytvorenie 3D tlače s nízkou úrovňou výplne, so slabším materiálom, s tenkou hrúbkou steny a nízkou teplotou tlače pravdepodobne povedie k 3D tlači, ktorá je slabá a krehká.

Ako urobiť 3D tlačené diely pevnejšími?

Väčšina materiálov na 3D tlač je sama o sebe pomerne odolná, ale existujú veci, ktoré sa dajú urobiť na zvýšenie ich celkovej pevnosti. Väčšinou ide o drobné detaily v procese návrhu.

Najdôležitejšia by mala byť manipulácia s výplňou, hrúbkou stien a počtom stien. Poďme sa teda pozrieť na to, ako môže každý z týchto faktorov ovplyvniť pevnosť 3D tlačenej konštrukcie.

Zvýšenie hustoty zaplnenia

Výplň je to, čo sa používa na vyplnenie stien 3D tlačeného dielu. Ide v podstate o vzor v stene, ktorý zvyšuje celkovú hustotu dielu. Bez akejkoľvek výplne by boli steny 3D dielu úplne duté a pomerne slabé voči vonkajším silám.

Výplň je skvelý spôsob, ako zvýšiť hmotnosť 3D dielu a zároveň zlepšiť pevnosť dielu.

Na zlepšenie pevnosti 3D tlačeného dielu možno použiť množstvo rôznych vzoriek výplne vrátane mriežkovej výplne alebo výplne voštiny. Pevnosť však závisí od toho, koľko výplne sa použije.

V prípade bežných 3D dielov je 25 % viac ako dosť. V prípade dielov určených na prenášanie hmotnosti a nárazov je vždy lepšie použiť viac ako 100 %.

Zvýšenie počtu stien

Predstavte si steny 3D tlačeného dielu ako nosné trámy v dome. Ak má dom len štyri vonkajšie steny a žiadne nosné trámy alebo vnútorné steny, takmer čokoľvek môže spôsobiť, že sa dom zrúti alebo podľahne akejkoľvek hmotnosti.

Rovnakým spôsobom bude pevnosť 3D tlačeného dielu existovať len tam, kde sú steny, ktoré podporujú hmotnosť a náraz. Práve preto môže zvýšenie počtu stien vo vnútri 3D tlačeného dielu zvýšiť pevnosť konštrukcie.

Táto stratégia je obzvlášť užitočná, keď ide o väčšie 3D tlačené diely s väčšou plochou.

Zvýšenie hrúbky steny

Skutočná hrúbka stien použitých v 3D tlači určuje, aký náraz a akú hmotnosť diel vydrží. Väčšinou hrubšie steny znamenajú celkovo odolnejší a pevnejší diel.

Zdá sa však, že existuje bod, kedy je ťažké tlačiť 3D tlačené diely, keď sú steny príliš hrubé.

Najlepšie na úprave hrúbky stien je, že hrúbka sa môže meniť v závislosti od plochy dielu. To znamená, že okolitý svet pravdepodobne nebude vedieť, že ste steny zosilnili, pokiaľ váš diel nerozreže na polovicu, aby ho rozrezal.

Všeobecne platí, že extrémne tenké steny sú pomerne krehké a nedokážu uniesť žiadnu vonkajšiu hmotnosť bez toho, aby sa zrútili.

Všeobecne platí, že steny s hrúbkou aspoň 1,2 mm sú odolné a pevné pre väčšinu materiálov, ale pre vyššiu úroveň pevnosti by som odporučil až 2 mm a viac.

Pevnosť materiálov používaných na vytváranie 3D dielov

3D vytlačené diely môžu byť len také pevné, ako materiál, z ktorého sú vyrobené. S tým, že niektoré materiály sú oveľa pevnejšie a odolnejšie ako iné. Práve preto sa pevnosť 3D vytlačených dielov tak veľmi líši.

Medzi tri najbežnejšie materiály, ktoré sa používajú na výrobu 3D dielov, patria PLA, ABS a PETG. Poďme si teda povedať, čo je každý z týchto materiálov, ako sa dá použiť a aká je ich skutočná pevnosť.

PLA (kyselina polymliečna)

PLA, známa aj ako kyselina polymliečna, je azda najobľúbenejším materiálom používaným pri 3D tlači. Nielenže je pomerne cenovo výhodná, ale jej použitie na tlač súčiastok je veľmi jednoduché.

Preto sa často používa na tlač plastových nádob, lekárskych implantátov a obalových materiálov. Za väčšiny okolností je PLA najpevnejší materiál používaný pri 3D tlači.

Aj keď má PLA pôsobivú pevnosť v ťahu približne 7250 psi, materiál má tendenciu byť za zvláštnych okolností trochu krehký. To znamená, že je trochu pravdepodobnejšie, že sa pri silnom náraze zlomí alebo rozbije.

Dôležité je tiež poznamenať, že PLA má pomerne nízky bod topenia. Pri vystavení vysokým teplotám sa odolnosť a pevnosť PLA výrazne oslabí.

ABS (akrylonitrilbutadiénstyrén)

ABS, známy aj ako akrylonitrilbutadiénový styrén, nie je taký pevný ako PLA, ale to vôbec neznamená, že ide o slabý materiál na 3D tlač. V skutočnosti je tento materiál oveľa schopnejší odolávať silným nárazom, často sa ohýba a ohýba, než aby sa úplne rozbil.

To všetko vďaka pevnosti v ťahu približne 4 700 PSI. Vzhľadom na ľahkú konštrukciu a zároveň pôsobivú odolnosť je ABS jedným z najlepších materiálov na 3D tlač.

Preto sa ABS používa na výrobu takmer všetkých druhov výrobkov na svete. Je to pomerne obľúbený materiál, pokiaľ ide o tlač detských hračiek, ako je Lego, počítačových súčiastok a dokonca aj potrubných segmentov.

Vďaka neuveriteľne vysokému bodu topenia je ABS schopný odolať takmer akémukoľvek teplu.

PETG (polyetyléntereftalát modifikovaný glykolom)

PETG, známy aj ako polyetyléntereftalát, sa pri 3D tlači zvyčajne používa na vytváranie zložitejších návrhov a objektov. Je to preto, že PETG býva oveľa hustejší, odolnejší a tuhší ako niektoré iné materiály na 3D tlač.

Práve preto sa PETG používa na výrobu mnohých výrobkov, ako sú nádoby na potraviny a nápisy.

Prečo vôbec používať 3D tlač?

Ak by 3D tlačené diely neboli vôbec silné, potom by sa nepoužívali ako alternatívna metóda výroby mnohých materiálov a zásob.

Sú však také pevné ako kovy ako oceľ a hliník? Určite nie!

Sú však celkom užitočné, pokiaľ ide o navrhovanie nových dielov, ich tlač za nižšiu cenu a ich trvanlivé používanie. Sú tiež skvelé na malé diely a majú všeobecne slušnú pevnosť v ťahu vzhľadom na ich veľkosť a hrúbku.

Ešte lepšie je, že s týmito 3D vytlačenými dielmi možno manipulovať, aby sa zvýšila ich pevnosť a celková odolnosť.

Záver

3D tlačené diely sú určite dostatočne pevné na to, aby sa z nich dali vyrobiť bežné plastové predmety, ktoré vydržia veľké množstvo nárazov a dokonca aj teplo. ABS býva väčšinou oveľa odolnejší, hoci má oveľa nižšiu pevnosť v ťahu ako PLA.

Musíte však brať do úvahy aj to, čo sa robí, aby boli tieto vytlačené diely ešte pevnejšie. Keď zvýšite hustotu výplne, zvýšite počet stien a zlepšíte hrúbku stien, zvýšite pevnosť a odolnosť 3D tlačeného dielu.