เมื่อเร็วๆ นี้บริษัทต่างๆ ทั่วโลกหันมาใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างชิ้นส่วนทางเทคนิคอย่างรวดเร็วในขณะที่ประหยัดเงินในกระบวนการ แต่การพัฒนาชิ้นส่วนในเวอร์ชัน 3 มิติเกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุใหม่ที่อาจไม่ทนทาน ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติมีความแข็งแรงหรือไม่

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติมีความแข็งแรงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้เส้นใยพิเศษ เช่น PEEK หรือโพลีคาร์บอเนต ซึ่งใช้สำหรับกระจกกันกระสุนและโล่ปราบจลาจล ความหนาแน่นของหมึกเติม ความหนาของผนัง และแนวการพิมพ์สามารถปรับได้เพื่อเพิ่มความแข็งแรง

มีหลายสิ่งหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแกร่งของชิ้นส่วน 3 มิติ ดังนั้น เราจะมาตรวจสอบวัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติ ความแข็งแรงของวัสดุเหล่านั้นจริงๆ และสิ่งที่คุณสามารถทำได้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติของคุณ

เป็น ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติอ่อนแอลง & amp; เปราะบางไหม

ไม่ ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติจะไม่อ่อนแอหรือเปราะบาง เว้นแต่คุณจะพิมพ์ 3 มิติด้วยการตั้งค่าที่ไม่เพิ่มความแข็งแกร่ง การสร้างงานพิมพ์ 3 มิติที่มีการเติมหมึกในระดับต่ำ ด้วยวัสดุที่อ่อนกว่า มีความหนาของผนังบางและอุณหภูมิการพิมพ์ต่ำ มีแนวโน้มที่จะนำไปสู่การพิมพ์ 3 มิติที่อ่อนแอและเปราะบาง

ทำอย่างไร ทำให้ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติแข็งแกร่งขึ้นหรือไม่

วัสดุการพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่ค่อนข้างทนทานในตัวของมันเอง แต่มีบางสิ่งที่สามารถทำได้เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งโดยรวม ซึ่งส่วนใหญ่จะลงมาถึงรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ในกระบวนการออกแบบ

สำคัญที่สุดจะต้องมีการจัดการ infill ความหนาของผนังและจำนวนของผนัง ลองมาดูกันว่าแต่ละปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่อความแข็งแรงของโครงสร้างการพิมพ์ 3 มิติได้อย่างไร

เพิ่มความหนาแน่นของ Infill

Infill คือสิ่งที่ใช้เพื่อเติมเต็มผนังของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ส่วนหนึ่ง. นี่เป็นรูปแบบภายในผนังที่เพิ่มความหนาแน่นให้กับชิ้นงานโดยรวม หากไม่มีการเติมใดๆ ผนังของชิ้นส่วน 3 มิติจะเป็นโพรงอย่างสมบูรณ์และค่อนข้างอ่อนแอต่อแรงภายนอก

การเติมเป็นวิธีที่ดีในการเพิ่มน้ำหนักของชิ้นส่วน 3 มิติ และยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงของชิ้นส่วนที่ ในเวลาเดียวกัน

มีรูปแบบการเติมที่แตกต่างกันมากมายที่สามารถใช้เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของชิ้นงานที่พิมพ์ 3 มิติ รวมถึงการเติมแบบกริดหรือการเติมแบบรังผึ้ง แต่ปริมาณการเติมที่มีอยู่จะเป็นตัวกำหนดความแข็งแกร่ง

สำหรับชิ้นส่วน 3 มิติทั่วไป มากถึง 25% น่าจะมากเกินพอ สำหรับชิ้นส่วนที่ออกแบบมาเพื่อรองรับน้ำหนักและแรงกระแทก เข้าใกล้ 100% จะดีกว่าเสมอ

เพิ่มจำนวนผนัง

ให้นึกถึงผนังของชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติเป็นคานรองรับในบ้าน หากบ้านมีผนังภายนอกเพียงสี่ด้านและไม่มีคานรองรับหรือผนังภายใน อะไรก็ตามอาจทำให้บ้านพังหรือรับน้ำหนักได้ไม่มาก

ในทำนองเดียวกัน ความแข็งแรงของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ชิ้นงานจะมีอยู่เฉพาะที่มีผนังรับน้ำหนักและแรงกระแทกเท่านั้น นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมการเพิ่มจำนวนผนังภายในชิ้นงานที่พิมพ์ 3 มิติสามารถเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างได้

นี่เป็นกลยุทธ์ที่มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อพูดถึงชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติที่ใหญ่ขึ้นพร้อมพื้นที่ผิวที่มากขึ้น

เพิ่มความหนาของผนัง

ความหนาจริงของผนังที่ใช้ในชิ้นงานพิมพ์ 3 มิติจะเป็นตัวกำหนดว่าชิ้นส่วนสามารถทนต่อแรงกระแทกและน้ำหนักได้มากน้อยเพียงใด ส่วนใหญ่แล้ว ผนังที่หนาขึ้นจะทำให้ชิ้นงานมีความทนทานและแข็งแรงขึ้นโดยรวม

แต่ดูเหมือนจะมีจุดที่ยากในการพิมพ์ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติเมื่อผนังหนาเกินไป

ส่วนที่ดีที่สุดในการปรับความหนาของผนังคือ ความหนาอาจแตกต่างกันไปตามพื้นที่ของชิ้นส่วน นั่นหมายความว่าโลกภายนอกอาจไม่รู้ว่าคุณได้ทำให้ผนังหนาขึ้น เว้นแต่พวกเขาจะผ่าชิ้นส่วนของคุณออกเป็นสองส่วนเพื่อผ่ามัน

โดยทั่วไปแล้ว ผนังที่บางมากๆ จะค่อนข้างบอบบางและไม่สามารถ เพื่อรองรับน้ำหนักภายนอกโดยไม่ยุบตัว

โดยทั่วไป ผนังที่มีความหนาอย่างน้อย 1.2 มม. จะทนทานและแข็งแรงสำหรับวัสดุส่วนใหญ่ แต่ผมแนะนำให้หนาถึง 2 มม.+ เพื่อความแข็งแรงในระดับที่สูงขึ้น

ความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้สร้างชิ้นส่วน 3 มิติ

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติจะแข็งแรงเท่ากับวัสดุที่ทำขึ้นเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ วัสดุบางอย่างจึงแข็งแรงและทนทานกว่าวัสดุอื่นๆ มาก นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติจึงแตกต่างกันไปอย่างมาก

วัสดุทั่วไปสามชนิดที่ใช้สร้างชิ้นส่วน 3 มิติ ได้แก่ PLA, ABS และ PETG เรามาคุยกันว่าวัสดุแต่ละชนิดคืออะไร ใช้อย่างไร และแข็งแรงแค่ไหน

PLA (Polylactic Acid)

PLA หรือที่เรียกว่า Polylactic Acid คือ อาจเป็นวัสดุยอดนิยมที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติ ไม่เพียงแค่ประหยัดต้นทุนเท่านั้น แต่ยังใช้พิมพ์ชิ้นส่วนได้ง่ายมาก

นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักใช้พิมพ์บรรจุภัณฑ์พลาสติก การปลูกถ่ายทางการแพทย์ และวัสดุบรรจุภัณฑ์ ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ PLA เป็นวัสดุที่แข็งแรงที่สุดที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติ

แม้ว่า PLA จะมีความต้านทานแรงดึงที่น่าประทับใจที่ประมาณ 7,250 psi แต่วัสดุก็มักจะเปราะเล็กน้อยในสถานการณ์พิเศษ ซึ่งหมายความว่ามีโอกาสน้อยที่จะแตกหรือแตกเป็นเสี่ยงๆ เมื่ออยู่ภายใต้แรงกระแทกที่รุนแรง

สิ่งสำคัญที่ควรทราบก็คือ PLA มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำ เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ความทนทานและความแข็งแรงของ PLA จะลดลงอย่างมาก

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS หรือที่เรียกว่า Acrylonitrile Butadiene Styrene นั้นไม่แข็งแรงเท่า PLA แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าเป็นวัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่อ่อนแอ อันที่จริงแล้ว วัสดุนี้สามารถทนต่อแรงกระแทกหนักได้ดีกว่ามาก โดยมักจะงอและงอมากกว่าที่จะแตกเป็นเสี่ยงๆ

ทั้งหมดนี้ต้องขอบคุณความต้านทานแรงดึงประมาณ 4,700พีเอสไอ. ด้วยโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาแต่มีความทนทานที่น่าประทับใจ ABS จึงเป็นหนึ่งในวัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่ดีที่สุด

นั่นคือเหตุผลที่ ABS ถูกนำมาใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทุกประเภทในโลก เป็นวัสดุที่ค่อนข้างได้รับความนิยมเมื่อพูดถึงการพิมพ์ของเล่นเด็ก เช่น เลโก้ ชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์ และแม้แต่ชิ้นส่วนท่อ

ABS จุดหลอมเหลวที่สูงอย่างไม่น่าเชื่อยังทำให้สามารถทนความร้อนได้เกือบทุกปริมาณ

1>

PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol-Modified)

PETG หรือที่เรียกว่า Polyethylene Terephthalate มักใช้เพื่อพัฒนาการออกแบบและวัตถุที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อพูดถึงการพิมพ์ 3 มิติ นั่นเป็นเพราะ PETG มีแนวโน้มที่จะหนาแน่นกว่า ทนทานกว่า และแข็งกว่าวัสดุการพิมพ์ 3 มิติอื่นๆ มาก

ด้วยเหตุผลดังกล่าว PETG จึงถูกนำมาใช้เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์มากมาย เช่น ภาชนะบรรจุอาหารและป้ายโฆษณา

เหตุใดจึงต้องใช้การพิมพ์ 3 มิติเลย

หากชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติไม่แข็งแรงเลย ก็จะไม่ถูกใช้เป็นวิธีการผลิตทางเลือกสำหรับอุปกรณ์และวัสดุจำนวนมาก

แต่ พวกมันแข็งแกร่งพอๆ กับโลหะ เช่น เหล็กและอะลูมิเนียมไหม ไม่แน่นอน!

อย่างไรก็ตาม พวกมันค่อนข้างมีประโยชน์เมื่อต้องออกแบบชิ้นงานใหม่ พิมพ์ด้วยต้นทุนที่ถูกกว่า และใช้งานได้ทนทานในระดับสูง นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กและมีความต้านทานแรงดึงที่ดีโดยทั่วไปเมื่อพิจารณาจากขนาดและความหนาของชิ้นส่วน

คืออะไรยิ่งไปกว่านั้นคือชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติเหล่านี้สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานโดยรวมได้

สรุป

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิตินั้นแข็งแรงพอที่จะใช้ทำสิ่งของพลาสติกทั่วไปที่สามารถทนทานได้ ผลกระทบจำนวนมากและแม้กระทั่งความร้อน ส่วนใหญ่แล้ว ABS มีแนวโน้มที่จะทนทานกว่ามาก แม้ว่าจะมีความต้านทานแรงดึงต่ำกว่า PLA มากก็ตาม

แต่คุณยังต้องคำนึงถึงสิ่งที่กำลังดำเนินการเพื่อทำให้ชิ้นส่วนที่พิมพ์เหล่านี้แข็งแรงยิ่งขึ้น . เมื่อคุณเพิ่มความหนาแน่นของ infill เพิ่มจำนวนผนัง และปรับปรุงความหนาของผนัง คุณกำลังเพิ่มความแข็งแกร่งและความทนทานของชิ้นงานที่พิมพ์ 3 มิติ