如何使3D打印部件更坚固的11种方法 - 一个简单的指南

Roy Hill 02-06-2023
Roy Hill

3D打印有许多功能用途,可能需要相当大的强度才能正常发挥。 即使你有一些审美的3D打印,你仍然希望有一定的强度,以便它能保持良好的状态。

我决定写一篇文章,详细介绍如何使你的3D打印部件更坚固,让你对你制作的物体的耐久性更有信心。

继续阅读,以获得一些关于如何改进和加强你的3D打印作品的好建议。

    为什么你的3D打印件会变软、变弱和变脆?

    导致3D打印作品变脆或变弱的主要原因是长丝中积累的水分。 一些3D长丝由于过度暴露,自然容易从空气中吸收水分。 试图将吸收了水分的长丝加热到高温,会引起气泡和爆裂,导致挤压变弱。

    在这种情况下,你要做的是烘干你的长丝。 有几种方法可以有效地烘干长丝,第一种方法是把你的长丝轴放在烤箱里,以低热的方式烘干。

    你首先要确保你的烤箱温度是用温度计正确校准的,因为烤箱温度可能相当不准确,特别是在较低的温度。

    另一个更受欢迎的方法是使用专门的长丝烘干机,如亚马逊的SUNLU长丝烘干机。 大多数使用这种方法的人对他们的结果非常满意,能够保存他们认为不再有效的长丝。

    但也有一些评论,人们说它加热不够,尽管这些可能是有问题的设备。

    一位3D打印尼龙的用户使用SUNLU长丝烘干机,他说他的打印作品现在变得干净而漂亮。

    我建议你使用一个额外的保温层,如一个大塑料袋或一个纸板箱来保持热量。

    其他可能导致印刷品变软、变弱、变脆的因素是填充密度和壁厚。 下面我将带你了解提高3D印刷品强度的想法方法。

    如何加固& 使3D打印件更坚固? PLA、ABS、PETG& 更多

    1.使用更坚固的材料

    与其使用已知的在某些情况下很弱的材料,你可以选择使用能够在强大的力量或冲击下保持良好的材料。

    我建议使用像亚马逊的聚碳酸酯与碳纤维加固的东西。

    这种灯丝在3D打印社区获得了大量的关注,因为它在3D打印中提供了真正的强度。 它有超过600个评分,在撰写本文时,目前是4.4/5.0。

    最重要的是,与人们使用的另一种较强的材料ABS相比,它只是很容易打印。

    人们用于功能性3D打印或一般强度的另一种广泛使用的长丝是OVERTURE PETG 1.75毫米长丝,众所周知,它比PLA强一点,而且仍然相当容易进行3D打印。

    2.增加壁厚

    加强和巩固你的3D打印作品的最佳方法之一是增加你的壁厚。 壁厚只是你的3D打印作品的外壁有多厚,用 "壁线数 "和 "外线宽度 "来衡量。

    我建议最小壁厚为1.6毫米,但为了获得更大的强度,你绝对可以做得更大。

    增加壁厚也有改善悬垂的好处,也能使3D打印品更加水密。

    3.增加填充物密度

    填充图案是被打印物体的内部结构。 你需要的填充量主要取决于你所创造的物体,但一般来说,你希望填充量至少为20%,以获得良好的强度。

    如果你想走得更远,你可以把它提高到40%以上,但提高填充密度的回报是递减的。

    你增加的越多,你的3D打印部件的强度改善就越少。 我建议在增加填充密度之前先增加你的壁厚。

    一般来说,3D打印机的用户不会超过40%,除非他们需要一些真正的功能,而且打印的东西会有承重作用。

    在许多情况下,即使是10%的填充物与立方体填充图案也能很好地提高强度。

    4.使用强大的填充模式

    使用为强度而建立的填充图案是一个好主意,可以加强你的3D打印作品,并强化它们。 当涉及到强度时,人们倾向于使用网格或立方体(蜂窝)图案。

    三角形图案的强度也确实不错,但你需要有一个好的顶层厚度,以获得一个均匀的顶面。

    填充图案与填充密度密切相关,在10%的填充密度下,一些填充图案会比其他图案强得多。 众所周知,Gyroid在低填充密度下表现良好,但它总体上并不是一个非常强大的填充图案。

    Gyroid更适用于柔性长丝和可能使用HIPS等可溶解长丝的情况。

    当你切开你的3D打印时,你可以通过检查 "预览 "选项卡来检查填充物的实际密度。

    5.改变方向(挤压方向)

    简单地将打印件水平、斜向或垂直地放在打印床上,就可以改变打印件的强度,因为3D打印件的创建方向不同。

    有些人对朝向不同方向的矩形3D打印件进行了测试,发现零件强度有明显变化。

    这主要是与构建方向有关,以及3D打印是如何通过独立的层粘合在一起的。 当3D打印破裂时,通常是由于层线的分离。

    你可以做的是弄清楚你的3D打印部件在哪个方向会有最大的重量和力量,然后确定部件的方向,使其在同一方向没有层线,而是相反。

    一个简单的例子是架子上的托架,其受力方向是向下的。 3D-Pros展示了他们是如何3D打印出两个方向的架子托架的。 其中一个惨遭失败,而另一个则坚强地站起来。

    你不应该把方向平放在构建板上,而应该把架子上的支架3D打印在它的侧面,这样它的层是横着建的,而不是沿着有力气的部分建的,这样更容易断。

    这在一开始可能会让人感到困惑,但你可以通过直观地看到它来获得更好的理解。

    请看下面的视频,以获得关于确定3D打印件方向的指导。

    6.调整流速

    稍微调整你的流速是加强和强化你的3D打印的另一种方法。 如果你选择调整,你要做相当小的改变,因为你最终可能会造成挤压不足和过度挤压。

    你可以为你的3D打印的特定部分调整流量,如 "墙体流量",包括 "外墙流量"&;"内墙流量","填充流量","支撑流量",以及其他。

    虽然,在大多数情况下,调整流量是对另一个问题的暂时解决,所以你最好直接增加线宽,而不是调整流速。

    7.线宽

    Cura是一个流行的切片机,它提到将你的线宽调整为打印层高度的偶数倍,实际上可以使你的3D打印对象更强大。

    尽量不要过多地调整线宽,与流量类似,因为这可能会导致再次出现过度和不足的挤压。 调整打印速度是一个好主意,可以在一定程度上间接调整流量和线宽。

    8.降低打印速度

    如上所述,使用较低的打印速度可以提高3D打印的强度,因为它可以留下更多的材料来填补速度过高时出现的任何空隙。

    如果你增加线宽,你也要增加打印速度,以保持更稳定的流速。 在正确平衡的情况下,这也可以改善打印质量。

    如果你确实降低了你的打印速度,你可能不得不降低你的打印温度,以考虑到你的长丝将处于高温下的时间增加。

    9.减少冷却

    冷却部件的速度过快会导致不良的层粘连,因为加热后的灯丝没有足够的时间与前一层适当地结合。

    根据你所打印的材料,你可以尝试降低你的冷却风扇速度,这样你的零件在打印过程中可以牢固地结合在一起。

    PLA在有相当强的冷却风扇的情况下效果最好,但可以尝试与印刷温度、印刷速度和流速相平衡。

    10.使用更厚的图层(增加图层高度)

    使用较厚的图层会使图层之间有更好的粘合力。 较厚的图层会在图层的相邻部分之间出现更多的空隙。 测试表明,较大的图层高度被观察到,产生的3D打印件更坚固。

    See_also: 最具耐热性的5种3D打印长丝

    在强度方面,0.3毫米的层高已被证明优于0.1毫米的层高。 如果打印质量对特定的3D打印来说并不重要,可以尝试使用更大的层高。 这也是有益的,因为它可以加快打印时间。

    请看下面的视频,了解关于不同层高的强度测试的更多细节。

    11.增加喷嘴尺寸

    你不仅可以减少3D打印的时间,而且还可以通过使用更大的喷嘴直径,如0.6毫米或0.8毫米,来增加零件的强度。

    ModBot的以下视频介绍了他的打印速度有多快,以及他从层高增加中得到的强度增加。

    这与增加的流速和增加的层宽有关,导致更多的刚性部件。 它还改善了长丝挤压的平稳性,创造了更好的层粘性。

    试图加强3D打印的其他事情

    退火的3D打印件

    退火的3D打印件是一个热处理过程,将3D打印对象放在一个增加的温度下,以加强其完整性。 根据Fargo 3D打印公司的测试,人们显示强度增加了40%。

    See_also: 3D打印机树脂处理指南 - 树脂,异丙醇

    你可以看看Josef Prusa关于退火的视频,他测试了4种不同的材料--PLA、ABS、PETG、ASA,看看退火后会出现什么样的差异。

    电镀3D打印件

    这种做法正变得越来越流行,因为它既实用又实惠。 这包括将印刷部件浸入水和金属盐溶液中。 然后电流通过它,从而使金属离子,如薄涂层,在它周围形成。

    唯一的缺点是,如果你想获得更强的打印效果,可能需要很多层。 一些电镀材料包括锌、铬和镍。 这三种材料的工业应用最多。

    这样做的目的很简单,就是让模型的最弱点,也就是图层边界不那么暴露。 结果就是更强的3D打印。

    关于电镀3D打印的更多信息,请看下面的视频。

    请看另一个关于电镀的精彩视频,其中有关于如何在你的模型上获得出色的表面处理的简单说明。

    如何强化3D打印成品:使用环氧树脂涂层

    当你完成打印模型时,可以正确地应用环氧树脂来加强打印后的模型。 环氧树脂,也被称为聚环氧树脂,是一种功能性硬化剂,用于使你的读制模型更牢固。

    借助刷子,轻轻地将环氧树脂涂层涂在3D打印件上,使环氧树脂不会滴下来。 在缝隙和难以触及的角落使用较小的刷子,使外部的每个部分都被充分覆盖。

    一个非常受欢迎的3D打印环氧树脂涂层,大量的人已经获得了成功,这就是亚马逊的XTC-3D高性能打印涂层。

    它适用于各种3D打印材料,如PLA、ABS、SLA打印材料,以及甚至木材、纸张和其他材料。

    一套这种环氧树脂是非常持久的,因为你根本不需要使用太多,就能获得良好的效果。

    许多人说 "一点就通",在环氧树脂固化后,你会得到一些额外的强度和一个可爱的透明和有光泽的表面,看起来很棒。

    这是一件简单的事情,但如果你想知道更多关于在3D打印件上应用环氧树脂涂层的信息,请看Matter Hackers的视频。

    如何强化树脂3D打印件

    为了加强树脂3D打印,如果模型是镂空的,可将其壁厚增加到3毫米左右。 你可以在树脂桶中加入25%左右的柔性树脂,使其具有一定的柔性强度,从而提高耐用性。 确保不要过度固化模型,这样会使树脂变脆。

    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.