3D打印的零件坚固耐用吗? PLA, ABS & PETG

Roy Hill 02-10-2023
Roy Hill

世界各地的公司最近纷纷转向3D打印,以快速创建技术部件,同时在这个过程中节省一些资金。 但是,开发3D版本的部件涉及到使用新的材料,可能不那么耐用。 那么,3D打印的部件是否坚固?

3D打印的部件非常坚固,尤其是在使用PEEK或聚碳酸酯等专门的长丝时,这种长丝可用于防弹玻璃和防暴盾牌。 可以调整填充密度、壁厚和打印方向以增加强度。

一个3D零件的强度有很多因素。 因此,我们将回顾一下3D打印过程中使用的材料,它们到底有多强,以及你可以做些什么来提高你的3D打印零件的强度。

    3D打印的零件是否较弱,是否易碎?

    不,3D打印的零件并不脆弱,除非你用不给力的设置进行3D打印。 用低水平的填充物、较弱的材料、薄的壁厚和低的打印温度创建一个3D打印件,很可能导致3D打印件的脆弱和易碎。

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    如何使3D打印的零件更坚固?

    大多数3D打印材料本身是相当耐用的,但也有一些事情可以做,以提高其整体强度。 这主要归结于设计过程中的一些小细节。

    最重要的是操纵填充物、壁厚和壁的数量。 因此,让我们来看看这些因素如何影响3D打印结构的强度。

    增加填充物密度

    填充物是用来填充3D打印部件的墙壁的。 这基本上是墙壁内的图案,增加了整个部件的密度。 如果没有任何填充物,3D部件的墙壁将是完全空心的,对外部力量相当脆弱。

    填充物是增加三维零件重量的一个好方法,同时也提高了零件的强度。

    有很多不同的填充模式可以用来提高3D打印件的强度,包括网格填充或蜂窝状填充。 但是,只是有多少填充物将决定强度。

    对于普通的三维部件,最多25%可能是绰绰有余的。 对于旨在支持重量和冲击的部件,接近100%总是更好。

    增加墙的数量

    把3D打印部件的墙想象成房子里的支撑梁。 如果房子只有四面外墙,没有支撑梁或内墙,几乎任何东西都会导致房子在任何重量下坍塌或放弃。

    同样,3D打印件的强度只存在于有墙支持重量和冲击的地方。 这正是增加3D打印件内部墙的数量可以增加结构强度的原因。

    当涉及到具有更大表面积的大型3D打印部件时,这是一个特别有用的策略。

    增加壁厚

    3D打印件中使用的壁的实际厚度将决定一个零件能承受多少冲击和重量。 在大多数情况下,较厚的壁将意味着整体上更耐用和坚固。

    但是,似乎确实有一个点,当壁太厚时,很难打印出3D打印部件。

    调整壁厚最好的部分是,厚度可以根据零件的面积而变化。 这意味着外界可能不会知道你已经加厚了壁,除非他们把你的零件切成两半来解剖它。

    一般来说,极薄的墙会相当脆弱,无法支撑任何外部重量而不倒塌。

    一般来说,对于大多数材料来说,至少1.2毫米厚的墙是耐用和坚固的,但我建议上升到2毫米以上,以获得更高的强度。

    用于创建3D零件的材料的强度

    3D打印部件的强度只能与它们所使用的材料一样。 也就是说,有些材料比其他材料要强得多,也更耐用。 这正是3D打印部件的强度差异很大的原因。

    三种更常见的用于创建3D零件的材料包括PLA、ABS和PETG。 因此,让我们讨论一下这些材料各自是什么,如何使用它们,以及它们到底有多强。

    PLA (聚乳酸)

    PLA,也被称为聚乳酸,也许是3D打印中最受欢迎的材料。 它不仅具有相当高的成本效益,而且也非常容易用于打印零件。

    这就是为什么它经常被用来打印塑料容器、医疗植入物和包装材料。 在大多数情况下,PLA是3D打印中使用的最坚固的材料。

    尽管聚乳酸具有令人印象深刻的约7250磅/平方英寸的抗拉强度,但在特殊情况下,这种材料确实有点脆。 这意味着在受到强大的冲击时,它更有可能破裂或碎裂。

    同样重要的是,PLA的熔点相对较低。 当暴露在高温下时,PLA的耐久性和强度将严重减弱。

    ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)。

    ABS,也被称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,并不像PLA那样坚固,但这完全不意味着它是一种软弱的3D打印材料。 事实上,这种材料更能够承受沉重的冲击,经常弯曲,而不是完全碎裂。

    这都要归功于约4700 PSI的抗拉强度。 鉴于轻量级的结构和令人印象深刻的耐久性,ABS是目前最好的3D打印材料之一。

    这就是为什么ABS被用来制造世界上几乎所有类型的产品。 在打印乐高积木等儿童玩具、计算机零件甚至管道段时,它是相当受欢迎的材料。

    ABS令人难以置信的高熔点也使它能够承受几乎所有的热量。

    PETG(聚对苯二甲酸乙二醇改性)。

    PETG,也被称为聚对苯二甲酸乙二醇酯,在3D打印方面通常用于开发更复杂的设计和物体。 这是因为PETG往往比其他一些3D打印材料更致密、更耐用、更坚硬。

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    正是由于这个原因,PETG被用来制造大量的产品,如食品容器和标牌。

    为什么要使用3D打印?

    如果3D打印部件一点也不坚固,那么它们就不会被用作许多用品和材料的替代生产方法。

    但是,它们是否像钢和铝这样的金属一样坚固呢? 肯定不是!因为它们的强度不高!

    然而,当涉及到设计新的作品时,它们是相当有用的,以较低的成本打印它们,并从它们中获得良好的耐用性。 它们对于小零件来说也是很好的,考虑到它们的尺寸和厚度,它们一般有一个体面的抗拉强度。

    更棒的是,这些3D打印部件可以被操纵,以增加其强度和整体耐久性。

    总结

    3D打印的零件绝对足够坚固,可以用来制作普通的塑料制品,可以承受大量的冲击,甚至可以承受高温。 在大多数情况下,ABS往往更耐用,尽管它的抗拉强度确实比PLA低得多。

    但是,你也需要考虑到为使这些打印件更加坚固所做的工作。 当你提高填充密度,增加壁的数量,提高壁的厚度,你就会增加3D打印件的强度和耐久性。

    Roy Hill

    Roy Hill is a passionate 3D printing enthusiast and technology guru with a wealth of knowledge on all things related to 3D printing. With over 10 years of experience in the field, Roy has mastered the art of 3D designing and printing, and has become an expert in the latest 3D printing trends and technologies.Roy holds a degree in mechanical engineering from the University of California, Los Angeles (UCLA), and has worked for several reputable companies in the field of 3D printing, including MakerBot and Formlabs. He has also collaborated with various businesses and individuals to create custom 3D printed products that have revolutionized their industries.Aside from his passion for 3D printing, Roy is an avid traveler and an outdoor enthusiast. He enjoys spending time in nature, hiking, and camping with his family. In his spare time, he also mentors young engineers and shares his wealth of knowledge on 3D printing through various platforms, including his popular blog, 3D Printerly 3D Printing.