Моделирование и прототипирование на 3D-принтере

Грамотно выполненная компьютерная модель – гарантия того, что готовый объект, распечатанный на 3D-принтере, окажется прочным, долговечным, способным выдержать нормативные механические, температурные нагрузки без деформаций. При разработке трехмерной модели необходимо руководствоваться правилами и принципами, отличными от тех, что актуальны для производства объекта методом литья или фрезерования. Рассмотрим, какие моменты являются наиболее важными на примере наиболее распространенной технологии FDM, когда деталь формируется путем плавления полимерного прутка и послойного нанесения расплава.

Обеспечение прочности

Чтобы изделие оказалось прочным, следует придерживаться рекомендаций:

  • Корректное размещение объекта на столе, учет слоистости материала. Сломать изделие по слоям куда проще, нежели при поперечной нагрузке;
  • Наличие закруглений. Закругления в местах стыков под прямыми углами позволяют лучше распределить нагрузку, обеспечивают более эффективную работу принтера. Все прямые углы рекомендуется скруглять, независимо от того, в какой плоскости они расположены;
  • Грамотное заполнение и определение толщины стенок. Да, максимум прочности можно достичь посредством 100% заполнения, но при необходимости экономии полимерного материала допустимо увеличение толщины стенок в ущерб заполнению. Такая технология применима ко всем деталям, имеющим отверстия для установки крепежных элементов.

Учет геометрических особенностей

Геометрия объекта должна соответствовать ряду требований:

  1. Толщина стенки коррелирует с диаметром сопла. Как правило, диаметр – 0.4 миллиметра, что обеспечивает баланс между скоростью печати, внешним видом, прочностью. Толщину стенки лучше подбирать кратно этому значению, например, 0.4 или 0.8, чтобы принтер смог сформировать ее за несколько проходов без зазоров и переливов материала;
  2. При печати тонких цилиндрических деталей и “иголок” нужно ставить скорость на минимум, предусмотреть время, необходимое для остывания, набора прочности. В противном случае, деталь окажется чересчур хрупкой;
  3. Если печатается высокая “башня” небольшой толщины, вероятны сдвиги вследствие вибрационных нагрузок, наиболее выраженные в верхней части. Избежать негативного эффекта можно максимально плотной фиксацией элемента;
  4. Габариты производимой модели должны соответствовать размерам печатного устройства. При изготовлении особо крупных объектов нужно пользоваться либо большими промышленными принтерами, либо технологией сборки, формируя отдельные сегменты объекта. Склейка – не лучшее решение, сборка обеспечивает большую прочность и возможность контроля геометрии.

Точность

Максимальной точности соответствия готовой детали проекту с первого раза добиться сложно. Чтобы улучшить результат, следует иметь в виду следующее:

  • Необходимо предусмотреть возможность конечной обработки детали, шлифовки, удаления заусенцев, выравнивания поверхностей и плоскостей. Это особенно актуально для составных конструкций;
  • При формировании отверстий для крепежных элементов рекомендован зазор примерно в половину миллиметра. На прочности он негативно не скажется, за счет затягивания крепежный элемент прочно встанет в отверстие, но при отсутствии запаса почти на 100% можно сказать, что возникнет потребности в рассверливании;
  • Не всегда удается нивелировать температурную усадку, более того, зачастую этот процесс непредсказуем, неравномерен, с разных сторон объект меняет геометрию по-разному. Наиболее эффективный способ противодействия этому явлению – предварительное изготовление пробной модели, изучение ее термоусадки и внесение корректировок.

Чтобы добиться хорошего внешнего вида детали, необходимо изначально грамотно позиционировать ее на столе и предусмотреть достаточно толстые и прочные элементы, обеспечивающие поддержку. При выравнивании допустима механическая обработка мелкозернистой наждачной бумагой, дальнейшее покрытие краской, лаком или шпаклевкой. Учет всех перечисленных моментов позволяет методом 3D-печати производитель детали, которые по качеству не будут уступать аналогам, полученным способом литья или фрезерования.

Написать комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.