Företag över hela världen har nyligen använt 3D-utskrift för att snabbt skapa tekniska delar och samtidigt spara pengar. Men för att utveckla 3D-versioner av delar måste man använda nya material som kanske inte är lika hållbara. Är 3D-utskrivna delar starka?

3D-utskrivna delar är mycket starka, särskilt om man använder specialfilament som PEEK eller polykarbonat, som används för skottsäkert glas och upprorsskydd. Fyllnadstäthet, väggtjocklek och utskriftsriktning kan justeras för att öka styrkan.

Det är mycket som spelar in när det gäller hållfastheten hos en 3D-del. Vi kommer därför att gå igenom de material som används vid 3D-utskrift, hur starka de verkligen är och vad du kan göra för att öka hållfastheten hos dina 3D-utskrivna delar.

Är 3D-skrivna delar svagare och bräckliga?

Nej, 3D-utskrivna delar är inte svagare och ömtåliga om du inte 3D-utskriver dem med inställningar som inte ger styrka. Om du skapar en 3D-utskrift med en låg nivå av utfyllnad, med ett svagare material, med en tunn väggtjocklek och en låg utskriftstemperatur kommer du sannolikt att få en 3D-utskrift som är svag och ömtålig.

Hur gör man 3D-printade delar starkare?

De flesta 3D-utskriftsmaterial är ganska hållbara i sig själva, men det finns vissa saker som kan göras för att öka deras totala styrka. Det handlar oftast om små detaljer i designprocessen.

Det viktigaste skulle vara att manipulera fyllningen, väggtjockleken och antalet väggar. Låt oss ta en titt på hur var och en av dessa faktorer kan påverka styrkan hos en 3D-printad konstruktion.

Öka tätheten i utfyllnadsområden

Fyllning är det som används för att fylla ut väggarna i en 3D-skriven del. Det är i huvudsak mönstret i väggen som bidrar till delens totala täthet. Utan fyllning skulle väggarna i en 3D-del vara helt ihåliga och ganska svaga mot yttre krafter.

Fyllning är ett utmärkt sätt att öka vikten på en 3D-del och samtidigt förbättra delens styrka.

Det finns många olika utfyllnadsmönster som kan användas för att förbättra hållfastheten hos ett 3D-utskrivet material, t.ex. ett nätutfyllnadsmönster eller ett honungskaksutfyllnadsmönster. Men det är just hur mycket utfyllnadsmönster som avgör hållfastheten.

För vanliga 3D-delar är upp till 25 % troligen mer än tillräckligt, men för delar som är avsedda att bära vikt och stå emot stötar är det alltid bättre att ligga närmare 100 %.

Öka antalet väggar

Tänk på väggarna i en 3D-utskriven del som stödbalkarna i ett hus. Om ett hus bara har fyra ytterväggar och inga stödbalkar eller innerväggar kan nästan allting få huset att kollapsa eller ge vika under vilken vikt som helst.

På samma sätt kan en 3D-utskriven produkt bara vara stark om det finns väggar som kan bära upp vikt och stötar. Det är just därför som fler väggar i en 3D-utskriven produkt kan öka strukturens styrka.

Detta är en särskilt användbar strategi när det gäller större 3D-printade delar med större yta.

Öka väggtjockleken

Den faktiska tjockleken på de väggar som används i ett 3D-utskrivet objekt avgör hur mycket slag och vikt som objektet kan klara av. För det mesta innebär tjockare väggar att objektet blir mer hållbart och robust.

Men det verkar finnas en punkt där det är svårt att skriva ut 3D-printade delar när väggarna är för tjocka.

Det bästa med att justera väggtjockleken är att tjockleken kan variera beroende på delens yta. Det betyder att omvärlden förmodligen inte kommer att märka att du har förtjockat väggarna om de inte skär din del på mitten för att dissekera den.

Generellt sett är extremt tunna väggar ganska tunna och kan inte bära någon yttre vikt utan att kollapsa.

Generellt sett är väggar som är minst 1,2 mm tjocka hållbara och starka för de flesta material, men jag rekommenderar att du går upp till 2 mm eller mer för en högre nivå av styrka.

Styrkan hos de material som används för att skapa 3D-delar

3D-utskrivna delar kan bara vara lika starka som det material de är gjorda av. Med det sagt är vissa material mycket starkare och mer hållbara än andra. Det är just därför som styrkan hos 3D-utskrivna delar varierar så mycket.

Tre av de vanligaste materialen som används för att skapa 3D-delar är PLA, ABS och PETG. Låt oss diskutera vad vart och ett av dessa material är, hur de kan användas och hur starka de verkligen är.

PLA (polymjölksyra)

PLA, även känt som polymjölksyra, är kanske det mest populära materialet som används vid 3D-utskrift. Det är inte bara ganska kostnadseffektivt, utan också mycket lätt att använda för att skriva ut delar.

Därför används det ofta för att skriva ut plastbehållare, medicinska implantat och förpackningsmaterial. I de flesta fall är PLA det starkaste materialet som används vid 3D-utskrift.

Även om PLA har en imponerande draghållfasthet på cirka 7 250 psi tenderar materialet att vara lite sprött under särskilda omständigheter. Det innebär att det är lite mer sannolikt att det går sönder eller splittras när det utsätts för en kraftig påverkan.

Det är också viktigt att notera att PLA har en relativt låg smältpunkt. När PLA utsätts för höga temperaturer kommer hållbarheten och styrkan hos PLA att försvagas kraftigt.

ABS (akrylnitrilbutadienstyren)

ABS, även känt som akrylnitrilbutadienstyren, är inte lika starkt som PLA, men det betyder inte alls att det är ett svagt 3D-utskriftsmaterial. Faktum är att detta material har mycket bättre förmåga att stå emot kraftiga stötar och ofta böjer sig och böjs istället för att splittras helt.

Allt detta tack vare en draghållfasthet på cirka 4 700 PSI. Med tanke på den lätta konstruktionen och den imponerande hållbarheten är ABS ett av de bästa materialen för 3D-utskrift som finns.

Det är därför ABS används för att tillverka nästan alla typer av produkter i världen. Det är ett populärt material när det gäller att skriva ut barnleksaker som Lego, datordelar och till och med rörsegment.

ABS:s otroligt höga smältpunkt gör också att det tål nästan vilken värme som helst.

PETG (polyetentereftalat glykolmodifierat)

PETG, även känt som polyetentereftalat, används vanligtvis för att utveckla mer komplexa konstruktioner och objekt när det gäller 3D-utskrift, eftersom PETG tenderar att vara mycket tätare, mer hållbart och styvare än andra 3D-utskriftsmaterial.

Just därför används PETG för att tillverka en mängd produkter, t.ex. matbehållare och skyltar.

Varför använda 3D-utskrift överhuvudtaget?

Om 3D-utskrivna delar inte alls vore starka skulle de inte användas som en alternativ produktionsmetod för många förnödenheter och material.

Men är de lika starka som metaller som stål och aluminium? Absolut inte!

De är dock ganska användbara när det gäller att designa nya delar, skriva ut dem till en lägre kostnad och få ut en bra mängd hållbar användning av dem. De är också bra för små delar och har en generellt sett hyfsad draghållfasthet med tanke på deras storlek och tjocklek.

Ännu bättre är att dessa 3D-utskrivna delar kan manipuleras för att öka deras styrka och totala hållbarhet.

Slutsats

3D-utskrivna delar är definitivt tillräckligt starka för att användas för att tillverka vanliga plastföremål som tål stora mängder slag och till och med värme. ABS tenderar för det mesta att vara mycket mer hållbart, även om det har en mycket lägre draghållfasthet än PLA.

Men du måste också ta hänsyn till vad som görs för att göra dessa tryckta delar ännu starkare. När du ökar fyllnadstätheten, ökar antalet väggar och förbättrar väggtjockleken ökar du styrkan och hållbarheten hos en 3D-tryckt del.