Проектирование детали для 3D-печати часто не имеет особых соображений, но я узнал на собственном горьком опыте, что есть некоторые вещи, которые нужно делать по-другому. Это всего лишь список вещей, которые следует иметь в виду в дополнение к основным принципам проектирования¹ при проектировании деталей, имея в виду и последующее нарезание деталей:

Ориентация печати

Есть много способов, как вы могли бы ориентировать свою печать, но, как правило, есть одна ориентация, которая имеет наименьшую потребность в поддержке. Взгляните на свою деталь критически и помните об этой ориентации при проектировании. Особенно обратите внимание на выступы и мосты, и если вы можете обойтись без них.

Свесы

Существует 3 вида свесов:

1. Небольшие свесы, которыми пренебрегают.
2. Длинные свесы, которые могут получить поддержку.
3. Свесы, которые не могут быть поддержаны.

При проектировании деталей необходимо убедиться, что у вас есть только свесы типа 1 и 2, так как свесы типа 3 провиснут и потерпят неудачу. Подумайте, если вы можете повернуть кусок, чтобы получить ориентацию печати, которая не нуждается в свесе, который не может быть поддержан автоматически сгенерированной структурой поддержки. Если это невозможно, попробуйте реализовать жертвенный кусок, который может превратить свес в мост.

Меньшие свесы можно сделать пренебрежительными, добавив фазу к нижней стороне. Угол этой фазы зависит от принтера. По моему опыту, 70° - это то, чем могут управлять многие принтеры, но я предпочитаю 45° из-за простоты их изготовления. Фуллер может работать, чтобы дать небольшой свес необходимой поддержки, но часто имеет проблемы для больших свесов!

Мосты

Свесы превращаются в мосты, если они соединены с обеих сторон. Они либо имеют ограниченную длину, в зависимости от используемого принтера, либо нуждаются в опоре в центре. Проверьте, действительно ли вам нужен мост или вы можете повернуть фигуру, чтобы уйти без него.

Избегайте вертикальных отверстий в мостах

Это может быть что-то, что может удивить, но вертикальное отверстие или щель в мостовой части-это то, что часто терпит неудачу, поскольку мостовые струны просто провисают, когда они заканчиваются в воздухе без опорной конструкции и, наконец, падают, разрушая мост. Однако такую опорную конструкцию иногда не во всех случаях удается убрать, поэтому что-то нужно делать по-другому.

Одним из таких решений является добавление 1-слойного жертвенного слоя на дно отверстия: печать сплошного слоя с помощью мостика возможна, и последующее отверстие/щель все еще может быть свободным. Однако он должен быть отрезан после печати в постобработке.

круглые отверстия в стенах

Круглые отверстия в стоячих стенах могут стать проблематичными для печати, как только диаметр становится слишком большим. Трюк, чтобы сохранить верхнюю часть отверстия, чтобы провиснуть в полость, что делает его низкорослым или нужно просверлить его по размеру позже. Чтобы предотвратить это, верхнюю сторону отверстия можно отрегулировать: вместо круглого верхнего обода превратите отверстие в каплю. Это уменьшает свисающую область. Держать верхний угол 60° на отверстии должно быть хорошо.

Если отверстие используется для ключа элемента к оси, поместите шпоночный паз в верхнюю часть ориентации печати, чтобы он занял место каплевидного наконечника.

Еще немного о дырках можно узнать у Мейкеров Muse (Ангус Дейвсон)

Уменьшить внутреннюю структуру

Я видел, как отпечатки терпят неудачу по странным причинам. Один из них был взят из прямого плана промышленного дизайна, а затем уменьшен. Это привело к слишком мелкой внутренней геометрии, в результате чего было потрачено много материала и времени на печать этих внутренних частей, которые никто не мог достать, которые были сплавлены вместе, так как первоначальные зазоры были уже 0,2 мм и меньше, и кроме того, был случайный сбой печати.

Удаление любой несущественной внутренней геометрии уменьшает не только нагрузку на принтер, но и ускоряет печать, уменьшает количество отходов материала и может предотвратить отказы из-за засоров или другого неожиданного поведения. Если вы не можете исправить это в дизайне, есть обходныепути , но старайтесь избегать их!

Избегайте Пересекающихся Оболочек

Поскольку мы занимаемся этим, часто игровые и графические дизайнеры ленивы и используют пересекающиеся оболочки. Они могут стать довольно грязными на этапе нарезки. Если возможно, старайтесь избегать пересекающихся оболочек, даже если современные слайсеры уже научились это исправлять самостоятельно. Результаты этого не всегда хороши, если вы забудете отметить опцию "Объединение пересекающихся оболочек" в вашем слайсере.

Калибровка

Возможно, мы не всегда осознаем это, но отпечатки действительно сжимаются по оси XY и в разной степени по оси Z по мере охлаждения во время и после печати. Именно это в первую очередь вызывает деформацию и приводит ко многим потерянным отпечаткам (особенно на неотапливаемых столах). Это поведение должно быть принято во внимание, особенно при проектировании отверстий. Мое предложение на этот счет двоякое:

• Намеренно сделайте отверстие слишком маленьким и добавьте дополнительный материал стенки в нарезку, а затем просверлите его до нужного диаметра. Сверлите медленно, чтобы пластик не расплавился.
• Изучите параметр усадки для материала и дизайна с учетом этой усадки, возможно, повторите печать несколько раз. Обратите внимание, что разные катушки/цвета одного и того же материала могут иметь разную усадку!

Минимальная Толщина Стенки

3D-принтер не может надежно печатать стены, которые тоньше, чем ширина экструзии принтера. Выбор правильного сопла для ширины экструзии - это вопрос сам по себе..

Нарезание резьбы/Завинчивание/Вставки

Для непосредственного выстукивания отпечатков вам нужна толщина стенки - в соответствии с нормами - обычно вам понадобится диаметр около 0,2 мм, который может быть выстукан для стандартных размеров. Использование 3-х периметров с шириной экструзии 0,45 мм даст стенки 1,2 мм, которые я считаю довольно прочными стенками, и обеспечивает довольно некоторый допуск для сверления до размера, а затем нарезания винтов. Вам сойдет с рук 2 периметра для меньших размеров резьбы (M3 и ниже), но для больших (M10+) вам понадобится четвертый или даже пятый периметр.

Однако помните, что печатный PLA не подходит для очень сильной резьбы: прямое нажатие prints в значительной степени подходит только для соединений с низким и ненагруженным подшипником. Если вы объединяете несколько деталей с винтами, попробуйте спроектировать детали так, чтобы сделать какую-то компрессионную посадку с помощью болта и гайки или использовать несколько винтов малого диаметра с тонкой резьбой. Избегайте грубой нити, если можете, оставайтесь на маленькой стороне.

Если вам нужно соединение подшипника нагрузки с винтами, то самая лучшая прочность приходит от использования вставки металла или обеспечивает место для гайки, который нужно поместить внутри. Металлические вставки обычно помещают путем термостабилизации: надевают термостабилизатор на наконечник паяльника и вставляют его в отверстие немного меньшего размера, расплавляя и формуя отпечаток, чтобы он соответствовал вставке, обеспечивая прочные нити, которые очень хорошо удерживаются в оболочке из переплавленного пластика.

В качестве компромисса современные срезы позволяют использовать сетки-модификаторы, которые могут быть использованы для повышения прочности моделируемых резьб или отверстий, которые необходимо выстукивать.

Хотите узнать больше? ЧПУ Кухня (Штефан) сделал некоторые тесты на прочность этого типа соединения.

Прочность печати

При проектировании несущих деталей следует учитывать следующие общие правила:

Вообще говоря, отпечатки FDM сильнее всего переносятся вдоль своей оси Z , когда выдерживают сжимающие силы, так как тогда печатные слои оболочки прижимаются друг к другу. Он также преуспевает в борьбе с изгибающими силами таким образом. Но эта ориентация также дает нам наименьшую прочность на растяжение, так как каждая граница слоя является возможной точкой разрыва.

XY-плоскость обычно превосходит по прочности на растяжение, но жертвует некоторой своей способностью выдерживать сжатие (хотя и не пропорционально).

Печать детали под углом 45° часто дает большой компромисс прочности, но может потребоваться дополнительная поверхность, чтобы получить хороший первый слой - эта поверхность может быть жертвенной с использованием опоры.

Для получения более подробной информации о прочности деталей и материалов в сравнении и о том, как манипулировать ими, существуют большие списки тестов, выполненных CNC Kitchen (Stefan) и Thomas Sanladerer (Tom).

Постобработка

Постобработка может быть вашим лучшим другом при печати, так же как это может быть вашим худшим кошмаром. Я не буду подробно описывать все методы постобработки, но некоторые из них вполне применимы.

Сборка/Склеивание

Не забудьте спроектировать детали с зазорами для клея при проектировании деталей для сборки, и вы можете включить направляющие вырезы/носы, чтобы убедиться, что сборка выровнена. Это особенно необходимо, так как детали немного сжимаются и имеют шероховатую поверхность.

Если вам нужно собрать свою деталь из-за доступного объема печати, обязательно включите способы соединения деталей вместе. Колышки или выступы/отступы (часто называемые ключами), которые совпадают друг с другом, значительно облегчают выравнивание при сборке. Это может быть хорошей идеей, чтобы создать себе файл "резак печенья", который применяется после проектирования детали, которая автоматически включает в себя клеевые зазоры и ключи.

Существует множество клеев и других способов слияния деталей. Более глубокий взгляд на некоторые из них-это то, что клеит для PLA? но вам придется иметь в виду, как вы хотите объединить свои части на этапе проектирования - и учитывать это.

Печать на месте/PIP

В этом ключе изучите допуски, которыми может управлять ваш принтер, чтобы разрешить печать на месте(PIP), позволяя использовать функциональные детали, не требующие сборки. PIP-это то, что обычно невозможно при субтрактивном производстве, но помните, что при 3D-печати вам может потребоваться освободить детали после печати от мостов или провисания. Обычно достаточно одного сильного поворота. Чтобы иметь возможность сделать это, вы можете включить положение для шестигранного ключа для ручного поворота деталей.

Чтобы узнать, насколько точны ваши допуски, существует множество датчиков допуска/тестов. Эмпирическое правило для многих принтеров состоит в том, что 1 ширина сопла часто легко достижима при хорошей настройке, 0,5 сопла достижимы с некоторым усилием, а 0,25 - это где-то близко к "святому граалю" - вы можете изменить сопло на меньшее, если хотите иметь очень тонкие зазоры.

Композитная конструкция

Есть способы превратить ваши (в основном) полые отпечатки в гораздо более жесткие версии самих себя, превратив их в композиты, например, используя смолу или другую отверждающую жидкость (например, пену или штукатурку) в качестве наполнителя или материала покрытия.

Планируя это сделать, не забудьте включить входы/выходы для него и воздуха. Может быть хорошей идеей спроектировать деталь таким образом, чтобы она просто содержала стены и заранее спланированную опорную конструкцию. При этом не забудьте отключить заполнение в срезе, чтобы обеспечить необходимый поток в вашей структуре. Посмотрите, как ребра внутри планера спроектированы по общим правилам для полых деталей: включают отверстия. Это позволяет течь вашей жидкости в каждый угол вместо того, чтобы блокировать поток. Это также может уменьшить необходимое количество входов и выходов с одного на камеру до одного на деталь.

Пластические свойства

Помните, мы работаем с термопластами. Узнайте, какую постобработку допускает ваш термопластик и его механические свойства. Некоторые примеры:

• АПС можно сгладить паром ацетоном.
• Многие пластмассы могут быть отожжены путем обжига при температуре стеклования или немного выше ее, что повышает прочность и межслойное сцепление.
• При использовании электроинструментов на пластике используйте достаточное охлаждение и время, так как в противном случае отпечатки быстро расплавятся!

Поверхностная отделка

Поверхность отпечатков FDM несколько шероховата. Чтобы сгладить его, есть 2 основных способа: заполнить его или сгладить. Если вы хотите заполнить его, спроектируйте деталь меньшего размера , если вы сгладите ее, добавьте жертвенную толщину. Обычно сочетают и то, и другое, сначала добавляя наполнитель для тела, а затем шлифуя до тех пор, пока печатный материал снова не проявится. Если вы делаете это, обязательно проверьте свой размер.

Если сверху идет слой лака, не забудьте учесть эту толщину: негабаритные поверхности, негабаритные отверстия!

---

^{1 - это означает, что мысли о постобработке, которые не являются уникальными для 3D-печати, здесь не рассматриваются. Примерами могут служить покраска, нанесение покрытия или механическое сглаживание поверхности.}

---

Дальнейшее чтение/просмотр

Дополнительную информацию можно получить из этих списков воспроизведения, хотя иногда они предназначены для новичков:

• CNC Kitchen (Stefan): 3D-печать для инженеров Плейлист
• Кухня с ЧПУ (Штефан): Советы по 3D-печати
• Муза создателя (Ангус): 3D Printint 101
• Муза создателя (Ангус): Расширенные советы по 3D-печати
• Муза создателя (Ангус): САПР для новичков
• Maker ' s Muse (Angus): CAD для 3D-печати