3D-друк має багато функціональних застосувань, для належного виконання яких може знадобитися значна кількість міцності. Навіть якщо у вас є естетичний 3D-друк, вам все одно знадобиться певний рівень міцності, щоб він міг добре триматися.

Я вирішив написати статтю про те, як можна зробити ваші 3D-друковані деталі міцнішими, що дозволить вам бути більш впевненими в довговічності об'єктів, які ви виготовляєте.

Продовжуйте читати далі, щоб отримати кілька корисних порад про те, як покращити та зміцнити ваші 3D-друки.

Чому ваші 3D-друки виходять м'якими, слабкими та крихкими?

Основною причиною крихкого або слабкого 3D-друку є накопичення вологи у нитці. Деякі 3D-нитки мають природну властивість вбирати вологу з повітря через надмірну експозицію. Спроба нагріти нитку, яка ввібрала вологу, до високої температури може спричинити утворення бульбашок і спливання, що призведе до слабкої екструзії.

У цій ситуації вам потрібно висушити нитку. Існує кілька способів ефективного сушіння нитки, перший з яких - покласти котушку з ниткою в духовку на повільний вогонь.

Спочатку потрібно переконатися, що температура духовки правильно відкалібрована за допомогою термометра, оскільки температура духовки може бути досить неточною, особливо при низьких температурах.

Інший більш популярний метод - використання спеціалізованої сушарки для ниток, наприклад, SUNLU Filament Dryer від Amazon. Більшість людей, які її використовують, дуже задоволені своїми результатами, оскільки можуть зберегти нитки, які, на їхню думку, вже не є ефективними.

Було кілька змішаних відгуків, хоча люди говорили, що він недостатньо нагрівається, хоча це може бути несправний пристрій.

Один користувач, який займається 3D-друком з нейлону, який, як відомо, поглинає вологу, використовував сушарку для ниток SUNLU, і сказав, що тепер його відбитки виходять чистими і красивими.

Я рекомендую використовувати додатковий шар ізоляції, наприклад, великий поліетиленовий пакет або картонну коробку, щоб утримати тепло.

Інші фактори, які можуть вплинути на м'який, слабкий і крихкий друк, - це щільність заповнення і товщина стінок. Нижче я розповім вам про методи підвищення міцності ваших 3D-друків.

Як зробити 3D-друк міцнішим? PLA, ABS, PETG та інші матеріали

1. використовуйте міцніші матеріали

Замість того, щоб використовувати матеріали, які, як відомо, є слабкими в деяких випадках, ви можете вибрати матеріали, які можуть добре витримувати сильні сили або удари.

Я б порекомендував вибрати щось на кшталт полікарбонату з армуванням вуглецевим волокном від Amazon.

Ця нитка набуває все більшої популярності у спільноті 3D-друку, оскільки забезпечує справжню міцність 3D-друку. Вона має понад 600 оцінок і на момент написання статті її рейтинг становив 4,4/5,0.

Найкраще в цьому - те, наскільки легко друкувати на ньому порівняно з ABS, який є ще одним міцнішим матеріалом, що використовується людьми.

Інша широко використовувана нитка, яку люди використовують для функціонального 3D-друку або для міцності в цілому, - це нитка OVERTURE PETG 1,75 мм, яка, як відомо, трохи міцніша за PLA, але все одно досить проста для 3D-друку.

2. збільшити товщину стінок

Один з найкращих способів зміцнити і посилити ваші 3D-друки - збільшити товщину стінок. Товщина стінок - це просто товщина зовнішньої стінки вашого 3D-друку, яка вимірюється за допомогою параметрів "Кількість ліній стінок" і "Ширина зовнішньої лінії".

Вам не потрібна товщина стінок менше 1,2 мм. Я б рекомендував мати мінімальну товщину стінок 1,6 мм, але для більшої міцності ви, безумовно, можете піти і на більшу.

Збільшення товщини стінок також має переваги у вигляді покращення виступів, а також підвищення водонепроникності 3D-друку.

3. збільшити щільність заповнення

Шаблон заливки - це внутрішня структура об'єкта, що друкується. Кількість необхідної заливки залежить, головним чином, від об'єкта, який ви створюєте, але, загалом кажучи, для гарної міцності вам потрібна заливка щонайменше 20%.

Якщо ви хочете піти далі, ви можете підвищити її до 40%+, але віддача від збільшення щільності забудови зменшується.

Чим більше ви її збільшуєте, тим менше покращення міцності ви отримаєте у своїй 3D-друкованій деталі. Я б рекомендував спочатку збільшити товщину стінок, перш ніж так сильно збільшувати щільність заповнення.

Як правило, кількість користувачів 3D-принтерів не перевищує 40%, якщо тільки їм не потрібна якась реальна функціональність і друк не буде несучим.

У багатьох випадках навіть 10% заповнення з кубічною структурою заповнення досить добре впливає на міцність.

4. використовуйте сильний шаблон заповнення

Використання шаблону заповнення, побудованого на міцність, - це гарна ідея для посилення ваших 3D-друків і зміцнення їх. Коли йдеться про міцність, люди, як правило, використовують візерунок "Сітка" або "Кубічний" (Honeycomb).

Візерунок "трикутник" також дуже хороший для міцності, але вам потрібно мати хорошу товщину верхнього шару, щоб отримати рівну верхню поверхню.

Шаблони заповнення тісно пов'язані зі щільністю заповнення, де деякі шаблони заповнення при 10% щільності заповнення будуть набагато сильнішими, ніж інші. Відомо, що гіроїд добре працює при низькій щільності заповнення, але в цілому це не дуже сильний шаблон заповнення.

Gyroid краще підходить для гнучких ниток і для тих випадків, коли ви можете використовувати нитки, що розчиняються, наприклад, HIPS.

Під час розрізання 3D-друку ви можете перевірити, наскільки щільним є заповнення, перейшовши на вкладку "Попередній перегляд".

5. зміна орієнтації (напрямку екструзії)

Просте розміщення відбитків горизонтально, діагонально або вертикально на вашій друкарській платформі може змінити міцність відбитків через напрямок створення 3D-друку.

Дехто проводив випробування прямокутних 3D-друків, орієнтованих у різних напрямках, і виявив значні зміни в міцності деталей.

Це в основному пов'язано з напрямком побудови і тим, як 3D-друк створюється за допомогою окремих шарів, які з'єднуються між собою. Коли 3D-друк розривається, це, як правило, відбувається через розділення ліній шарів.

Ви можете з'ясувати, в якому напрямку ваша 3D-друкована деталь матиме найбільшу вагу і силу, а потім зорієнтувати деталь так, щоб лінії шарів були спрямовані не в тому ж напрямку, а в протилежному.

Простим прикладом може бути кронштейн для полиці, де сила буде спрямована вниз. 3D-Pros показали, як вони надрукували кронштейн для полиці у двох орієнтаціях. Одна з них зазнала невдачі, тоді як інша вистояла міцно.

Замість того, щоб орієнтувати кронштейн для полиці плоско на робочій пластині, вам слід надрукувати його збоку, щоб шари були побудовані поперек, а не вздовж тієї частини, на яку діє сила і яка з більшою ймовірністю може зламатися.

Спочатку це може бути складно зрозуміти, але ви можете отримати краще уявлення, побачивши це візуально.

Перегляньте відео нижче, щоб дізнатися, як орієнтувати 3D-друк.

6. відрегулюйте швидкість потоку

Злегка відрегулювати швидкість потоку - ще один спосіб посилити та зміцнити 3D-друк. Якщо ви вирішили відрегулювати швидкість потоку, вам потрібно внести досить невеликі зміни, оскільки це може призвести до недоекструзії та переекструзії.

Ви можете налаштувати потік для певних частин 3D-друку, наприклад, "Потік стіни", який включає "Потік зовнішньої стіни", "Потік внутрішньої стіни", "Потік заповнення", "Потік опори" тощо.

Хоча в більшості випадків регулювання потоку - це тимчасове вирішення іншої проблеми, тому краще безпосередньо збільшити ширину лінії, а не змінювати швидкість потоку.

7. ширина рядка

Cura, популярний різак, зазначає, що налаштування ширини лінії до рівня, кратного висоті шару друку, може зробити ваші 3D-об'єкти міцнішими.

Намагайтеся не змінювати ширину лінії занадто сильно, як і швидкість потоку, оскільки це може призвести до надмірного або недостатнього видавлювання. Доцільно регулювати швидкість друку, щоб певною мірою опосередковано відрегулювати швидкість потоку і ширину лінії.

8. зменшити швидкість друку

Використання нижчої швидкості друку, як згадувалося вище, може підвищити міцність 3D-друку, оскільки дозволяє залишити більше матеріалу для заповнення проміжків, які могли б виникнути, якби швидкість була надто високою.

Якщо ви збільшуєте ширину лінії, вам також потрібно збільшити швидкість друку, щоб підтримувати постійну швидкість потоку. Це також може покращити якість друку за умови правильного балансування.

Якщо ви зменшите швидкість друку, можливо, вам доведеться зменшити температуру друку, щоб врахувати збільшений період часу, протягом якого нитка буде нагріватися.

9. зменшити охолодження

Занадто швидке охолодження деталей може призвести до поганої адгезії шарів, оскільки нагріта нитка не встигає належним чином з'єднатися з попереднім шаром.

Залежно від того, який матеріал ви друкуєте на 3D-принтері, ви можете зменшити швидкість обертання вентилятора, щоб ваші деталі могли міцно з'єднатися під час друку.

Найкраще PLA працює з досить потужним охолоджувальним вентилятором, але можна спробувати збалансувати його з температурою друку, швидкістю друку та витратою.

10. використовуйте товстіші шари (збільшуйте висоту шару)

Використання товстіших шарів призводить до кращої адгезії між шарами. Товстіші шари створюють більше проміжків між сусідніми частинами шарів. Тести показали, що більша висота шарів дає змогу отримати міцніші 3D-відбитки.

Доведено, що висота шару 0,3 мм перевершує висоту шару 0,1 мм у категорії міцності. Спробуйте використовувати більшу висоту шару, якщо якість друку не є важливою для конкретного 3D-друку. Це також вигідно, тому що прискорює час друку.

Перегляньте відео нижче, щоб дізнатися більше про випробування на міцність для різних висот шарів.

11. збільшити розмір сопла

Ви можете не тільки скоротити час друку 3D-об'єктів, але й підвищити міцність деталей, використовуючи сопла більшого діаметру, наприклад, 0,6 мм або 0,8 мм.

У наведеному нижче відео ModBot показує, наскільки швидше він зміг друкувати, а також наскільки збільшилася його міцність завдяки збільшенню висоти шару.

Це пов'язано зі збільшенням швидкості потоку і ширини шару, що призводить до більшої жорсткості деталі. Це також покращує плавність екструзії нитки і створює кращу адгезію шару.

Інші речі, які варто спробувати для зміцнення 3D-друку

Відпал 3D-друку

Відпал 3D-друку - це процес термічної обробки, коли 3D-друковані об'єкти піддаються підвищеній температурі для зміцнення їхньої цілісності. Згідно з деякими випробуваннями Fargo 3D Printing, люди показали збільшення міцності на 40%.

Ви можете переглянути відео Йозефа Пруса про відпал, де він тестує 4 різні матеріали - PLA, ABS, PETG, ASA, щоб побачити, які саме відмінності виникають при відпалі.

Гальванічний 3D-друк

Ця практика стає дедалі популярнішою, оскільки є практичною та доступною. Вона передбачає занурення друкованої частини у розчин води та солі металу. Потім через неї пропускають електричний струм, внаслідок чого навколо неї утворюються катіони металу, подібні до тонкої плівки.

Результат - міцні та довговічні 3D-відбитки. Єдиний недолік - це те, що може знадобитися багато шарів, якщо ви хочете отримати міцніший відбиток. Деякі матеріали для покриття включають цинк, хром і нікель. Ці три матеріали мають найбільше промислового застосування.

Це робиться для того, щоб зорієнтувати модель таким чином, щоб найслабше місце, яким є межа шару, не було настільки відкритим. Результат - міцніші 3D-відбитки.

Щоб дізнатися більше про гальванічний 3D-друк, перегляньте відео нижче.

Перегляньте ще одне чудове відео про гальваніку з простими інструкціями про те, як отримати чудове покриття на ваших моделях.

Як зміцнити готовий 3D-друк: використання епоксидного покриття

Коли ви закінчите друк моделі, можна правильно нанести епоксидну смолу, щоб зміцнити модель після друку. Епоксидна смола, також відома як поліепоксид - це функціональний затверджувач, який використовується для того, щоб зробити вашу зчитувальну модель міцнішою.

За допомогою пензлика акуратно нанесіть епоксидне покриття на 3D-відбитки так, щоб епоксидна смола не стікала вниз. Використовуйте менші пензлики для щілин і важкодоступних кутів, щоб добре покрити кожну частину екстер'єру.

Дуже популярним епоксидним покриттям для 3D-друку, з яким успішно працює безліч людей, є XTC-3D High Performance Print Coating від Amazon.

Він працює з усіма видами 3D-друкованих матеріалів, такими як PLA, ABS, SLA, а також з деревом, папером та іншими матеріалами.

Набір цієї епоксидної смоли дуже довговічний, тому що вам не потрібно використовувати багато, щоб отримати гарний результат.

Багато людей кажуть, що "трохи має велике значення". Після затвердіння епоксидної смоли ви отримуєте додаткову міцність і чудову прозору та блискучу поверхню, яка виглядає чудово.

Це дуже просто, але якщо ви хочете дізнатися більше про нанесення епоксидного покриття на 3D-друк, перегляньте відео від Matter Hackers.

Як зміцнити смоляний 3D-друк

Щоб зміцнити смоляні 3D-друки, збільште товщину стінок моделі, якщо вона видовбана, приблизно до 3 мм. Ви можете підвищити міцність, додавши близько 25% еластичної смоли у чан для смоли, щоб вона мала певну гнучкість. Переконайтеся, що модель не пересушена, оскільки це може зробити смолу крихкою.