Каковы основные аспекты проектирования и проектирования при 3D-печати?

Являясь передовой технологией производства, технология 3D-печати постепенно меняет облик производства. Тем не менее, реализация всего потенциала технологии 3D-печати требует тщательного рассмотрения различных факторов в дизайне и проектировании. В этой статье мы рассмотримКлючевые аспекты проектирования и проектирования для 3D-печати, чтобы помочь дизайнерам и инженерам лучше использовать эту технологию.

Что такое 3D-печать？

3D-печать, также известная как аддитивное производство— это процесс, в котором цифровой файл используется для создания трехмерного твердотельного объекта. В процессе 3D-печати «3D-принтер» накладывает последовательные слои материала до тех пор, пока объект не будет completed.3D — напечатанные объекты создаются с помощью аддитивного процесса, где принтер размещает слой за слоем материала до тех пор, пока желаемая вещь не будет «напечатана». Каждый слой можно считать мелко нарезанным поперечным сечением напечатанного изделия. С помощью 3D-печати пользователи могут создавать сложные формы, не потребляя столько материала, сколько требуется при традиционных методах производства.

Стиль работы 3D-печати противоположен «субтрактивному производству», когда материал вырезается или долбит с помощью такого оборудования, как фрезерный станок. И наоборот, аддитивное производство не нуждается в пресс-форме или блоке материала для создания физических объектов. Вместо этого он укладывает слои материала и сплавляет их, together.3D печать обеспечивает быстрое создание продукта, низкие затраты на первоначальную фиксированную инфраструктуру и возможность создания сложной геометрии с использованием нескольких типов материалов, на что традиционные производственные решения могут быть не способны так эффективно.

Какова роль 3D-печати в инженерном проектировании?

1. Свобода дизайна:3D-печать дает дизайнерам возможность создавать практически любую форму или структуру, которую только можно представить. Это открывает совершенно новый мир возможностей проектирования, позволяя инженерам изготавливать детали, которые работают и функционируют лучше.

2. Кастомизация:3D-печать предлагает уровень индивидуализации, который не имеет себе равных среди традиционных методов производства. Поскольку 3D-печать может создавать сложные геометрические формы и структуры, можно создавать изделия для беременных, специально адаптированные к индивидуальным потребностям, что имеет важные последствия для медицинской и стоматологической промышленности, поскольку 30 отпечатков могут быть использованы для создания индивидуальных имплантатов и протезов.

3. Снижение затрат:Одним из наиболее существенных преимуществ 3D-печати является ее потенциал для снижения затрат. Традиционные методы производства требуют дорогостоящих инструментов, пресс-форм и приспособлений, производство которых может занять много времени и часто дорого в обслуживании. 3D-печать, с другой стороны, устраняет необходимость в этих инструментах и приспособлениях, позволяя инженерам изготавливать детали быстрее и с меньшими затратами. Кроме того, 3D-печать может более эффективно использовать ресурсы за счет сокращения отходов материала за счет печати только необходимых деталей.

4. Прототипирование и тестирование:Еще один значимыйпреимущества 3D-печатизаключается в его способности способствовать быстрому прототипированию и тестированию. В традиционном производстве создание прототипов может быть трудоемким и дорогостоящим, так как каждая итерация требует производства новых инструментов или пресс-форм. 3D-печать устраняет этот процесс, позволяя инженерам быстро изготавливать и тестировать посадку, форму и функциональность нескольких прототипов. Это сокращает время и затраты, связанные с созданием прототипов, что позволяет инженерам быстрее выполнять итерации и улучшать свои проекты.

Каковы основные соображения при проектировании при создании 3D-моделей?

1. Выбор материала

Разные материалы (такие как PLA, ABS, нейлон и т.д.) имеют разные свойства и применимость. Например, материалы PLA экологичны, удобны в печати и недороги, но имеют относительно низкую термостойкость и прочность; Материал АБС обладает более высокой термостойкостью и прочностью, но при этом может издавать специфический запах и деформироваться во время печати; Нейлоновый материал обладает высокой прочностью и стойкостью к истиранию, но его трудно печатать.
При выборе материала учитывайте такие факторы, как назначение модели, условия работы и стоимость. Например, для моделей, которые должны выдерживать определенный вес или давление, выбирайте материал с более высокой прочностью; Для моделей, требующих длительного воздействия высоких температур, следует выбирать материалы с хорошей термостойкостью.

2. Ориентация печати и опоры

Ориентация печати напрямую влияет на качество печати и стабильность модели. Разумное направление печати может сократить использование опорных конструкций, снизить затраты на печать и повысить вероятность успешной печати моделей.
Опорная конструкция используется для поддержки нависающей части во время процесса печати, гарантируя, что модель не свернется. Слишком большое количество опорных конструкций может увеличить время печати и затраты на материалы, поэтому использование опорных конструкций должно быть сведено к минимуму при проектировании.
При выборе направления печати следует расставить приоритеты в отношении геометрии модели и расположения выступа, чтобы определить наилучшее направление печати и опорную конструкцию.

3. Разрешение и высота слоя

Разрешение и высота слоя являются ключевыми факторами, влияющими на качество печати. Чем выше разрешение, тем более детализированной будет напечатанная модель; Чем меньше высота слоя, тем плотнее межслойное соединение модели, и тем выше общая прочность.
Однако высокое разрешение и малая высота слоя могут увеличить время печати и затраты на материалы. Поэтому при выборе этих параметров следует идти на компромиссы, исходя из конкретных потребностей проекта. Например, для рисунков или моделей, которые должны быть детализированы, выбирайте высокое разрешение и низкую высоту слоя; Для более функциональных моделей разрешение и высота слоя могут быть соответствующим образом уменьшены для снижения затрат.

4. Толщина стенки и полость

Толщина стенки напрямую влияет на прочность и устойчивость модели. Малая толщина стенок может привести к растрескиванию модели во время печати или использования; Чрезмерно толстые стенки могут увеличить затраты на материалы и время печати.
Полая конструкция позволяет использовать меньше материала и снизить затраты при одновременном снижении веса модели. Однако полая конструкция также может привести к деформации или растрескиванию модели в процессе печати. Поэтому при проектировании следует определить подходящую толщину стенки и конструкцию полости в соответствии с назначением и размером модели.

5. Подробное решение

Очень важно убедиться в том, что детали конструкцииНапечатанная на 3D-принтере модельне теряются в процессе печати. Для этого необходимо, чтобы ограничения и характеристики технологии печати были полностью учтены на этапе проектирования, чтобы гарантировать, что модель сможет сохранить исходные детали и точность после печати.
Для того, чтобы увеличить детализированное разрешение, высокое разрешение3D-принтер, оптимизированные параметры печати (например, скорость печати, температура и т. д.) и подходящие процессы постобработки (например, шлифовка, пескоструйная обработка и т. д.) могут быть использованы для дальнейшего улучшения детализированных характеристик модели.

Как проектировать для разных типов технологий 3D-печати?

ФДМ

FDM (fused deposition modeling) — это технология 3D-печати, обычно используемая в домашних принтерах. При проектировании модели, подходящей для FDM-печати, необходимо учитывать следующие факторы:

Толщина стенки:Модели, напечатанные FDM, должны иметь определенную толщину стенок, чтобы обеспечить стабильность и прочность конструкции. В целом, толщина стенки не должна быть меньше диаметра печатающего сопла, и рекомендуется производить соответствующее утолщение по мере необходимости.
Опорная конструкция:Поскольку FDM — это способ укладки материалов слой за слоем, к подвешенной части необходимо добавить опорную конструкцию, чтобы предотвратить обрушение. При проектировании использование несущих конструкций должно быть сведено к минимуму и считаться легко удаляемыми.
Скорость заполнения:Скорость заполнения относится к тому, насколько прочной является внутренняя часть модели. Регулируя скорость заполнения, можно сократить расход материала, сохранив при этом прочность модели. В целом, для моделей, которым не нужно подвергаться слишком большой нагрузке, можно выбрать более низкую скорость заполнения.
Направление печати:Разумное направление печати может сократить использование опорных конструкций и повысить эффективность и качество печати. При проектировании наилучшая ориентация печати должна быть определена в соответствии с геометрией и назначением модели.

SLA и струйная печать

SLA (светоотверждаемое стереоскопическое моделирование) и струйная печать (3D-печать, также известная как 3D-струйная печать) являются технологиями 3D-печати, требующими высокой точности. При проектировании модели, подходящей для обеих технологий, необходимо учитывать следующие факторы:

Требования к точности:Как SLA, так и струйная печать позволяют достичь высокой точности печати, поэтому можно создавать модели с мелкими деталями. Однако важно отметить, что чрезмерные требования к точности могут увеличить время и затраты на печать.
Опорная конструкция:Как и в случае с FDM, необходимо добавить опорную конструкцию для нависающей секции. Но поддерживающие структуры SLA и струйной печати, как правило, легче удалять, так как они могут быть получены химическим путем или с помощью водорастворимых вспомогательных материалов.
Выбор материала:SLA в основном использует светочувствительные смолы в качестве печатных материалов, в то время как струйная печать может использовать различные порошковые материалы. При проектировании следует подбирать правильный материал в соответствии с характеристиками и использованием материала.
Постобработка:Модели, напечатанные методом SLA, часто требуют очистки и последующего отверждения для удаления неотвержденной смолы и повышения прочности модели. Струйная печать, с другой стороны, может потребовать постобработки, такой как шлифовка и пескоструйная обработка, для улучшения качества поверхности.

Технология SLS

SLS (Selective Laser Sintering of Powder Materials) — технология 3D-печатиПодходит для изготовления сложных геометрических форм. При проектировании модели, подходящей для SLS-печати, необходимо учитывать следующие факторы:

Сложная геометрия:Технология SLS позволяет изготавливать модели со сложной геометрией, такие как внутренние каналы, полые конструкции и т.д. При проектировании эта функция может быть в полной мере использована для создания уникальных моделей.
Ограничения по материалам:SLS в основном использует порошковые материалы в качестве материалов для печати, такие как пластиковый порошок, восковой порошок, металлический порошок и т. Д. Однако температура спекания и свойства разных материалов отличаются, поэтому оптимальные параметры печати нужно определять в соответствии с особенностями материала при проектировании.
Опорная конструкция:Опорная структура SLS, как правило, легче удаляется, чем FDM и SLA, поскольку неспеченный порошок можно использовать в качестве поддерживающего материала. Тем не менее, по-прежнему необходимо рассмотреть вопрос о том, как сократить использование вспомогательных конструкций для повышения эффективности печати.

В чем разница между технологиями 3D-печати?

Тип	Точность	Скорость	Материалы	Стоить	Приложение
ФДМ	Терпимая	Терпимая	Термоплавкие материалы (такие как PLA, ABS)	низкий	Домашняя печать, Образование, Прототипирование
SLA	высокий	Быстрее	светочувствительная смола	Терпимая	Высокоточные прототипы, произведения искусства, ювелирные изделия
Струйная печать	высокий	Быстрее	Различные порошковые материалы	от среднего до высокого	Сложные конструкции, произведения искусства, прототипы
Технология SLS	от среднего до высокого	Быстрее	Порошковые материалы (например, пластиковый порошок, металлический порошок)	от среднего до высокого	Сложная геометрия

Какие инженерные соображения имеют решающее значение при 3D-печати?

1. Прочность и структурная целостность:В 3D-печати структурное проектирование изделия напрямую влияет на его прочность и структурную целостность. Например, правильная геометрия и детали структурного армирования могут сделать конструкцию более прочной и уменьшить возможные проблемы. В то же время прочность межслойного соединения также является ключевым фактором, влияющим на структурную целостность, если межслойное соединение не прочное, легко привести к ослаблению или потере формы конструкции.
2. Допуск и посадка: Из-за влияния различных факторов, таких как оборудование, материалы и процессы, сложно полностью сопоставить размер напечатанной модели с проектной документацией. Правильные настройки допусков могут гарантировать, что детали не будут иметь проблем из-за отклонений размеров во время сборки, использования и т. д.
3. Потребности в отделке поверхности и постобработке:Шероховатость поверхности – это показатель для измерения шероховатости поверхности и плоскостности изделия, что оказывает важное влияние на эстетику и функциональность изделия; Для улучшения качества поверхности могут быть использованы методы последующей обработки, такие как сглаживание паром, термообработка и напыление поверхности. Эти технологии могут устранить шероховатые плоскости и неприглядные линии слоев, что приводит к более гладкой и профессиональной поверхности продукта.
4. Долговечность и условия эксплуатации:При 3D-печати необходимо учитывать окружающую среду и условия использования изделия, такие как устойчивость к высоким температурам, коррозионная стойкость, водонепроницаемость и другие характеристики. Эти свойства оказывают непосредственное влияние на прочность и долговечность изделия.

Как оптимизировать дизайн для эффективности 3D-печати?

1. Минимизируйте время печати:Выберите правильное направление печати, чтобы уменьшить нависающие детали и несущие конструкции, тем самым сократив время печати и расход материала. Положите большую плоскую поверхность вниз, чтобы обеспечить стабильность процесса печати и сократить время печати. Кроме того, такие параметры, как высота слоя, скорость заполнения и скорость печати, необходимо регулировать в соответствии с конкретными потребностями модели, чтобы сбалансировать качество и время печати. Используйте меньшую высоту слоя в областях с высокой точностью для обеспечения качества печати; В некритических зонах высота слоя и скорость печати могут быть соответствующим образом увеличены, чтобы сократить время печати.

2. Снижение расхода материала:Облегченная конструкция достигается за счет уменьшения толщины стенки модели и удаления ненужных деталей и особенностей, тем самым снижая расход материала и затраты на печать. Исходя из предпосылки обеспечения целостности конструкции, используется конструкция полой или сотовой структуры для дальнейшего сокращения использования материалов. Для моделей, которые не нуждаются в чрезмерном давлении, можно использовать конструкцию с внутренним углублением для снижения расхода материала и времени печати. При проектировании внутренней полой конструкции важно обеспечить ее устойчивость и поддержку, чтобы избежать деформации или разрушения в процессе печати.

3. Упростите постобработку:В процессе проектирования сведите к минимуму использование опорных конструкций, чтобы уменьшить сложность и время постобработки. Воспользуйтесь функцией автоматического создания поддержки программного обеспечения для нарезки, чтобы сократить утомительную ручную настройку. Оптимизируйте детали модели и избегайте проектирования слишком сложных деталей и элементов, чтобы сократить затраты на постобработку. При необходимости для облегчения постобработки могут использоваться съемные или легко снимаемые опорные конструкции.

4. Пакетная печать:В процессе проектирования рассмотрите возможность объединения нескольких моделей вместе для пакетной печати, чтобы повысить эффективность производства. Благодаря разумной компоновке и расположению убедитесь, что каждая модель может получить хороший эффект печати. Перед пакетной печатью принтер прогревается и калибруется, чтобы обеспечить стабильность и точность процесса печати. Разумно распланируйте последовательность и время печати, чтобы избежать ожидания и потерь.

Longsheng: ваш единственный поставщик деталей по индивидуальному заказу

Обладая более чем 15-летним опытом производства, мы работаем с деталями с ЧПУ с допуском до 0,005 мм, предложением в тот же день и доставкой в течение 72 часов. Мы произвели более 80 000 различных деталей в разном количестве. Наша цель - предоставить высококачественные и высокоэффективные услуги по обработке металлических деталей как для прототипов, так и для серийного производства. Longsheng занимает лидирующие позиции в аналогичных отраслях в области обработки с ЧПУ, литья под давлением, изготовления листового металла, штамповки металла, быстрого прототипирования, 3D-печати и других услуг. Воплотите свои идеи в реальность с помощью наших превосходных производственных услуг по запросу для производства простых и сложных прототипов и окончательных деталей, все наши продукты соответствуют строгим допускам и требованиям к качеству.

Сводка

Технология 3D-печати открывает множество новых возможностей для проектирования и инженерии, но в то же время необходимо тщательно учитывать различные факторы, чтобы обеспечить качество и производительность конечного продукта. Дизайнеры и инженеры могут в полной мере использовать потенциал технологии 3D-печати для создания более инновационных и практичных продуктов за счет рационального выбора материалов для печати, оптимизации размера и формы проектной модели, рационального проектирования опорных конструкций, рассмотрения требований к точности печати, проведения анализа затрат и выгод, принятия интегрированных стратегий проектирования и снижения веса, рассмотрения осуществимости процессов постобработки. а также трансформация инновационного мышления и полное использование характеристик технологии аддитивного производства.

Отказ

Содержание этой страницы носит справочный характер.Луншэнне дает никаких явных или подразумеваемых заверений или гарантий в отношении точности, полноты или действительности информации. Никакие эксплуатационные параметры, геометрические допуски, специфические конструктивные особенности, качество и тип материала или качество изготовления не должны подразумевать то, что сторонний поставщик или производитель будет поставлять через сеть Longsheng. Это ответственность покупателяПоиск коммерческого предложения на запчастидля определения конкретных требований к этим деталям.ПожалуйстаСвяжитесь с намидля получения дополнительной информацииинформация.

Команда Луншэн

Эта статья была написана несколькими авторами Longsheng. Longsheng является ведущим ресурсом в производственном секторе, сОбработка с ЧПУ,Изготовление листового металла,3D-печать,литье под давлением,Штамповкии многое другое.

Longsheng