Podjetja po vsem svetu se v zadnjem času poslužujejo 3D tiskanja, da bi hitro izdelala tehnične dele in pri tem prihranila nekaj denarja. Vendar pa razvoj 3D različic delov vključuje uporabo novih materialov, ki morda niso tako trpežni. Ali so torej 3D natisnjeni deli močni?

3D natisnjeni deli so zelo močni, zlasti če uporabljate specializirane filamente, kot sta PEEK ali polikarbonat, ki se uporabljata za neprebojna stekla in ščite proti nemirom. Gostoto polnila, debelino stene in usmerjenost tiskanja lahko prilagodite, da povečate trdnost.

Na trdnost 3D-delov vpliva veliko dejavnikov. Zato bomo pregledali materiale, ki se uporabljajo pri 3D-tiskanju, kako močni so v resnici in kaj lahko storite za povečanje trdnosti svojih 3D-tiskanih delov.

Ali so 3D natisnjeni deli šibkejši in krhki?

Ne, 3D tiskani deli niso šibki in krhki, razen če jih tiskate z nastavitvami, ki ne zagotavljajo trdnosti. 3D tisk z nizko stopnjo zapolnitve, šibkejšim materialom, tanko debelino sten in nizko temperaturo tiskanja bo verjetno povzročil šibek in krhek 3D tisk.

Kako narediti 3D natisnjene dele močnejše?

Večina materialov za 3D tiskanje je sama po sebi precej trpežna, vendar lahko z nekaterimi ukrepi povečamo njihovo splošno trdnost. Pri tem gre večinoma za manjše podrobnosti v procesu načrtovanja.

Najpomembnejši bi morali biti manipulacija polnila, debeline sten in števila sten. Poglejmo, kako lahko vsak od teh dejavnikov vpliva na trdnost strukture, natisnjene s 3D tiskalnikom.

Povečanje gostote zapolnjevanja

Polnilo je tisto, ki se uporablja za zapolnitev sten 3D tiskanega dela. To je vzorec znotraj stene, ki povečuje gostoto celotnega dela. Brez polnila bi bile stene 3D dela popolnoma prazne in precej šibke za zunanje sile.

Polnilo je odličen način za povečanje teže 3D dela, hkrati pa izboljša tudi trdnost dela.

Obstaja veliko različnih vzorcev polnil, ki se lahko uporabijo za izboljšanje trdnosti 3D tiskanega kosa, vključno z mrežnim polnilom ali polnilom v obliki satovja. Vendar je od tega, koliko je polnila, odvisna trdnost.

Pri običajnih 3D delih je do 25 % verjetno več kot dovolj, pri delih, ki so zasnovani tako, da vzdržijo težo in udarce, pa je vedno bolje, če je bližje 100 %.

Povečanje števila sten

Če ima hiša le štiri zunanje stene in nobenih podpornih nosilcev ali notranjih sten, se lahko hiša pod kakršno koli težo zaradi česar koli sesuje ali podre.

Prav tako je trdnost 3D natisnjenega kosa mogoča le tam, kjer so stene, ki podpirajo težo in udarce. Prav zato lahko povečanje števila sten znotraj 3D natisnjenega kosa poveča trdnost strukture.

To je še posebej uporabna strategija pri večjih 3D tiskanih delih z večjo površino.

Povečanje debeline stene

Dejanska debelina sten, uporabljenih v 3D tiskanem kosu, določa, koliko udarcev in teže lahko kos prenese. Debelejše stene večinoma pomenijo bolj trpežen in robusten kos na splošno.

Vendar se zdi, da obstaja točka, ko je tiskanje 3D tiskanih delov težko, če so stene predebele.

Najboljše pri prilagajanju debeline sten je, da se debelina lahko spreminja glede na površino dela. To pomeni, da zunanji svet verjetno ne bo vedel, da ste odebelili stene, razen če bodo kos prerezali na pol in ga razrezali.

Na splošno so zelo tanke stene precej šibke in ne morejo prenesti nobene zunanje teže, ne da bi se porušile.

Na splošno so stene, debele vsaj 1,2 mm, trpežne in močne za večino materialov, za večjo trdnost pa priporočam debelino nad 2 mm.

Trdnost materialov, ki se uporabljajo za izdelavo 3D-delov

3D tiskani deli so lahko tako močni, kot je močan material, iz katerega so narejeni. Nekateri materiali so veliko močnejši in vzdržljivejši od drugih. Prav zato se moč 3D tiskanih delov tako zelo razlikuje.

Trije najpogostejši materiali, ki se uporabljajo za izdelavo 3D delov, so PLA, ABS in PETG. Poglejmo, kaj je vsak od teh materialov, kako jih lahko uporabljamo in kako močni so v resnici.

PLA (polimlečna kislina)

PLA, znan tudi kot polimlečna kislina, je verjetno najbolj priljubljen material, ki se uporablja pri 3D tiskanju. Ne le, da je precej stroškovno učinkovit, ampak ga je tudi zelo enostavno uporabljati za tiskanje delov.

Zato se pogosto uporablja za tiskanje plastičnih posod, medicinskih vsadkov in embalažnih materialov. V večini primerov je PLA najmočnejši material, ki se uporablja pri 3D tiskanju.

Čeprav ima PLA impresivno natezno trdnost približno 7250 psi, je material v posebnih okoliščinah nekoliko krhek. To pomeni, da je nekoliko bolj verjetno, da se bo zlomil ali razbil, ko bo izpostavljen močnemu udarcu.

Pomembno je tudi opozoriti, da ima PLA razmeroma nizko temperaturo taljenja. Če je izpostavljen visokim temperaturam, se trajnost in trdnost PLA močno poslabšata.

ABS (akrilonitril butadien stiren)

ABS, znan tudi kot akrilonitril butadien stiren, ni tako močan kot PLA, vendar to nikakor ne pomeni, da je šibek material za 3D tiskanje. Pravzaprav je ta material veliko bolj odporen na močne udarce, saj se pogosto upogne in upogne, namesto da bi se popolnoma razbil.

Vse to zaradi natezne trdnosti približno 4.700 PSI. Zaradi lahke konstrukcije in impresivne vzdržljivosti je ABS eden najboljših materialov za 3D tiskanje.

Zato se ABS uporablja za izdelavo skoraj vseh vrst izdelkov na svetu. Je zelo priljubljen material za tiskanje otroških igrač, kot so legokocke, računalniških delov in celo cevnih segmentov.

Zaradi izredno visokega tališča je ABS odporen na skoraj vsako toploto.

PETG (polietilen tereftalat, modificiran z glikolom)

PETG, znan tudi kot polietilen tereftalat, se običajno uporablja za oblikovanje kompleksnejših modelov in predmetov pri 3D tiskanju. To je zato, ker je PETG običajno veliko gostejši, trajnejši in bolj tog kot nekateri drugi materiali za 3D tiskanje.

Prav zato se PETG uporablja za izdelavo številnih izdelkov, kot so posode za hrano in oznake.

Zakaj sploh uporabljati 3D tiskanje?

Če 3D natisnjeni deli ne bi bili trdni, se ne bi uporabljali kot alternativna proizvodna metoda za številne zaloge in materiale.

Toda ali so tako močni kot kovine, kot sta jeklo in aluminij? Zagotovo ne!

Vendar so precej uporabni, ko je treba oblikovati nove dele, jih tiskati po nižji ceni in jih trajno uporabljati. Odlični so tudi za majhne dele in imajo glede na svojo velikost in debelino na splošno spodobno natezno trdnost.

Še bolje je, da lahko te 3D natisnjene dele spreminjamo in tako povečamo njihovo trdnost in splošno vzdržljivost.

Zaključek

3D natisnjeni deli so vsekakor dovolj močni, da jih lahko uporabljate za izdelavo običajnih plastičnih predmetov, ki lahko prenesejo velike udarce in celo vročino. ABS je večinoma veliko bolj trpežen, čeprav ima veliko manjšo natezno trdnost kot PLA.

Upoštevati pa morate tudi, kaj se naredi, da so ti natisnjeni deli še močnejši. Ko povečate gostoto polnila, povečate število sten in debelino sten, povečate moč in vzdržljivost 3D natisnjenega dela.