Fשימוש Deposition Modeling (FDM) הפך אבן הפינה של ייצור מהיר prototyping ונמוך בייצור בייצור הנדסת חשמל. על ידי הסרת שכבת צנרת תרמופלסטית על ידי שכבה, FDM מאפשר יצירת של גיאוגרפיות מורכבות כי יהיה קשה או יקר להשיג עם רכיבים מסורתיים של חומרים מכניים, עם זאת, aisotropy של חלקי FD פירושו כי כוח ויציבות הם גמישים על ידי אופטימיזציה של שיטות פעולה, אפילו על ידי עיצוב, אשר יכול להיות מסוגל לבצע אופטימיזציה חומרים מכניים, כדי לתקן את זה, כדי לתקן את זה, אשר יכול להיות מסוגל לבצע פעולות מכנית, כלומר, כדי לתקן את זה, תכונות עיצוביים, כדי לתקן את זה, כדי לתקן את זה, כמו גם תכונות מכנית, כדי לתקן את זה, כדי לתקן חומרים מכנית חומרים קריטי.

בחירה ונכסים

הבסיס של כל חלק FDM עמיד הוא חומר ה- filament.כל תרמופלסט מציעה איזון מובהק של כוח, קשיחות, התנגדות תרמית, והתאמה כימית.בחירה החומרית הלא נכונה יכולה להוביל לכישלון מוקדם אפילו עם גיאומטריה אופטימלית.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS הוא מרכיב מרכזי עבור חלקים פונקציונליים בשל ההתנגדות הטובה שלה השפעה, קשיחות, ו machinability.It יש טמפרטורת מעבר זכוכית סביב 105 מעלות צלזיוס, מה שהופך אותו מתאים לסביבות חום בינוניות. עם זאת, ABS מתכווץ באופן חד פעמי במהלך קירור, אשר יכול לגרום רינג ו interlayer דלמנטום. כדי להילחם זה, להשתמש במיטה מחוממת 80-100 מעלות צלזיוס ומדפסת סגורה הוא אידיאלי עבור ג'יג, תיקונים, תיקונים, תיקונים, תיקונים, ותצפיות, לראות מתחים, מדי פעם.

PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol)

PETG מציע קרקע בינונית משכנעת: קל יותר להדפיס מאשר ABS, עם פחות צלצול, תוך מתן קשיחות מעולה, עמידות UV והתנגדות כימית.השכבה שלו הוא גבוה יותר PLA, מה שהופך אותו מתאים לחלקים מבניים כי יהיה להיחשף לתנאים בחוץ או כימיקלים קלים. PETG הוא רך יותר מ- ABS, כך שהוא לא יכול להחזיק תחת עומסים גבוהים, אבל הוא מצטיין בתאים ומתאים.

ניילון (Polyamide)

ניילון הוא חומר Go-to עבור חלקים הדורשים כוח גבוה, גמישות ועייפות התנגדות.המקדם הנמוך של החיכוך גם עושה את זה אידיאלי עבור הילוכים, שיחים, ללבוש רכיבים. ניילון הוא Hygroscopic - זה סופג לחות מהאוויר - כך זה חייב להיות יבש לפני הדפסה כדי למנוע bubbling וחלש שכבות.

Polycarbonate (PC)

Polycarbonate מספק כוח גבוה, קשיחות, עמידות חום (עד 130 מעלות צלזיוס) זה קשה אבל נוטה להתרסק, הדורש חום עתיר (260-300 ° C) ומדפסה סגורה.מחשב משמש רכיבים מבניים, דיור כלי חשמל וחלקים הדרושים כדי לעמוד בעומסים מכניים משמעותיים.

Composite andfi-Reinforced Filaments

חומרים כמו פחמן-fiber מלא ניילון או זכוכית-מב-reinforce PETG באופן דרמטי להגדיל את הנוקשות ואת יציבות הממדית.הסיבים להפחית התכווצות ולשפר את הדבקות בין-שכבות, אבל הם דורשים כרית פלדה קשה בשל שחיקה. אלה הם מצוינים עבור חלקים קלים, גבוה-מרווחים כגון סוללות, מחיצות רכב, וכליים וכליים.

בחירת הנחיות

(ב) כאשר בוחרים חומר, להעריך את ה-FLT:0 (הופנה מהדף 1), (FLT:2chemical חשיפה FLT 3:FLT:4load typeFLT:5 (סטטית לעומת מחזורי), ו-FLT:6 מגבלות הדפסה 7 של המדפסת שלך.

עקרונות עיצוב יסודיים עבור יכולת

הגיאומטריה משפיעה ישירות על האופן שבו כוחות מחולקים באמצעות חלק FDM. כי חיבור שכבתי אל-שכבות חלש יותר מהכוח הגדול של החומר, פינות חדות וקירות דקים הופכים לנקודות כישלון.

קיר ת'יקנס ו Shell Count

קיר חד סנטימטר אחד הוא לעתים רחוקות מספיק עבור חלקי הנדסה.להגדיל את עובי FLT:0 ריבוע עובי עובי alter 1 ל לפחות 1.2-1.6 מ"מ (3–4 מ"מ רוחב 0.4 מ"מ רוחב מילימטר) קירות Thicker להגדיל את האזור חוצה-שטחי אשר מתנגד לעשרות ומשפיעים על כוחות.עבור חלקים עם עומסים גבוהים, להשתמש 5+ permet או עיצוב עם דבש בקירות Abfbsp; לפחות לא צריך להיות תחת שליטה 2 פעמים על קירות 2.

מילוי ו- Chamfers

פינות פנים של שארפ מתמקדות בלחץ, מאיצה של סדקים מקווי שכבה. להחליף את כל הפינות החדות עם FLT:0filletssssFLT:1 (radius of 2 מ"מ או יותר) כדי להפיץ עומסים. Chamfers שימושיים עבור הקצוות הדורשים נקה, אבל מילויים הם מעולים מבחינה מכנית על פני החלק, להוסיף מעברים בין תכונות של מחזורים שונים כדי למנוע ריכוז פתאומי.

ריבס ו Gusets

קירות דקים התומכים בעומסים מתפתלים ניתן לחזק עם FLT:0 צלעות FLT:1 - נטיות חוצות או אופקיות אשר מגבירות את המודולולים מבלי להוסיף משקל מופרז.לדוגמה, קיר עבה 1 מ"מ שהוא 50 מ"מ גבוה ניתן נוקשה עם 2 מ"מ עבה rib פועל אורך שלו.

להימנע משטחים שטוחים גדולים

[ה] משטחים האופקיים גדולים, שטוחים, נוטים להתנער ולעבור על פני השטח העניים, בשל קירור בלתי אחיד, לשלב את החומר מן ה-FLT:0curvatureFLT:1 או FLT:2coringFLT 3 - הסרת חומר מן הצד התחתון כדי ליצור מבנה דבש או ribbed.

הבוסים והכנסות

הבוסים הם פרופורציות ציילינריות המשמשות עבור חורים בורג או שילובים מעוותים.כדי למנוע פיצול, לעצב את הבוס עם מינימום של 3 מ"מ וקוטר חיצוני שהוא לפחות 2.5 פעמים קוטר החור.עבור קשרים גבוהים, להטביע FLT:0bras חוטפים מכווץ 1:1 במהלך הדפסה או עיתונות מתאימה זה פוסט-מחדש זה מאפשר פסים פלסטיק ופסים חוזרים.

המונחים: Layer Adhesion

חלקי FDM חלשים ביותר לאורך Z-axis (בין שכבות) הכיוון שבו אתה הדפס חלק קובע את הכיוון של האג"ח החלשים הללו ביחס לעומסים החלים.כיוון אסטרטגי יכול להכפיל או משולש את הכוח האפקטיבי בכיוונים קריטיים.

המונחים: barles

אם חלק ינסה בעומסים של עשרות או עששת, כך שכיוון העומס הוא (FLT:0) שווה למיטת ההדפסה (כלומר, בתוך המטוס XY) לדוגמה, כי יש צורך להישמר למעלה למעלה על הצד שלו כך שהעומס מתבצע על פני השכבה, לא באמצעותם, טעות נפוצה היא שכבה כל כך לא ניתן להלחין אותה לאחור, במקום זאת, במקום זאת, על גבי הממשק המוצק, כך שאותה היא אינה יכולה להיות מורכבת, אלא על גבי השכבה, אלא על פני השכבה, אשר היא לא פשוטה, אשר היא לא ניתן להדפיסה.

צמצום ה-Overhangs ו- Supports

בעוד שתומכים נדרשים לגיאומטריה עם מעל 45 מעלות, הם משאירים משטחים קשים ויכולים להחליש את החלק בשל חיבור לקוי. Redesign תכונות כדי להימנע מעודף גדול באמצעות שימוש ב-FLT:045 מעלות chamfers (FLT:1 או על ידי הפעלת מחדש של החלק.כאשר תמיכה הם בלתי נמנעים, להשתמש בחומר תמיכה כה שופע (למשל, PVA או HIPS) לניקוי פני השטח טוב יותר.

הגדלת Interlayer Fusion

(ב) ניתן לשפר את המידות על ידי הדפסה עם גבוה יותר:0extrusion טמפרטורה 1Feloph (עם טווח החומר) ונמוך יותר:2layer גובה FLT 3:0.10.20 מ"מ לעוצמה) רוחב חדירה רחב יותר (למשל, 120% של nozzle) גם כוחות חומר יותר לתוך שכבת אחסון, עלייה של 5.

אופטימיזציה של Printmeter לתפקוד

מעבר לחומר וגיאומטריה, הגדרות פרוסה שאתה בוחר להשפיע ישירות על ביצועים מכניים. התאמות קטנות כדי infill, מהירות, קירור יכול לשנות חלק מקוסמטיקה פונקציונלי.

חוסר נאמנות ותבנית

(בחלקים פונקציונליים, צפיפות איפיל צריכה לנוע בדרך כלל בין 40 ל80%.ה-FLT:0gyroidischeFLT:1 דפוס מספק כוח איזוטרופי לכל הכיוונים, מה שהופך אותו אידיאלי עבור חלקים עמוסים מזווית מרובות.FLT:2Tri-hexagonalFLT 3 ו-FLT:4cubicph5: דפוסים חזקים גם עבור תבניות נמוכות, כגון דחיסות נמוכה (=2T) של חלבון חלש (דכאובים) או דחיסות (כפולני) רק דחיסות נמוכה (=4) או נמוכה (=4 דחיסות) אשר יש מספיק) אשר יש פחות).

גודל שכבתי וגודל Nozzle

0.4 מ"מ עם גובה שכבת 0.2 מ"מ הוא איזון טוב עבור כוח ומהירות. עבור דבקות בין-שכבת מקסימלית, להפחית את גובה השכבה ל 0.12 מ"מ, אם כי זה מגביר זמן הדפסה על ידי 60%.שימוש ב nozzle גדול יותר (0.6 או 0.8 מ"מ) עם גובה שכבת 0.3-0.4 מ"מ יכול לייצר קירות עבים יותר מהר, אבל משטחים סובלים.

טמפרטורה ומגניב

טמפרטורות חדורות גבוהות יותר משפרות את ההיתוך השכבתי, אך יכולות לגרום לסינון ולעוות. השתמש בקצה העליון של טווח היצרן עבור חומרים כמו ABS (240-250 מעלות צלזיוס) ו ניילון (260-280 מעלות צלזיוס) כדי למקסם את הכוח.המעריצים הקוליים צריכים לשמש:0selectivelyFLT:1: עבור PG, להפחית את המהירות ל -30–50% כדי למנוע קירור, כדי למנוע קירור, רק כדי למנוע קירור, 000.

מהירות הדפסה ורמת זרימת

מהירויות הדפסה איטיות יותר (30-50 מ"מ / s) מאפשרות יותר זמן עבור שכבות להתחבר.להגדיל את שיעור זרימת הדם:0flowFLT 1 ל 100-105% כדי להבטיח תנוחה נאותה לחסל תחת החדירה, אשר יוצר רִיק אשר מחליש את החלק.

סובלנות ושיקולים מתאימים

חלקי FDM מתכווץ ככל שהם מגניבים, וההצטמקות משתנה על ידי חומר וגיאומטריה.Achieving מתאים מדויקים - במיוחד עבור סטיות סלישות או מחודדות - דורשות חשבונאות עבור הסטייה הזו.

גורמי פיצוי

חומרים כמו ABS מתכווץ על ידי 0.5-1.0%, בעוד ניילון יכול לכווץ עד 1.5%. Measure the כווץ בפועל של שילוב המדפסת-חומרי על ידי הדפסה בלוק מבחן (למשל, 50 מ"מ × 2 מ"מ קיר) ולאחר מכן ליישם את הפחתת:0scale factorFLT 1 ב פרוסת שלך כדי לגוון מעט מדי.

המונחים: Moving Parts

בושינגס, נושאות, ומפרקים מזחלות דורשים הבהרת רדיו של 0.3 עד0.5 מ"מ בהתאם לגודל. השתמש בגודל:0running FitFLT:1 (למשל, H7/h6 ב- ISO) מותאם לפלסטיק.

פוסט-מקדש לסובלנות

כאשר נדרשת סובלנות מדויקת, עיצוב החלק מעט גדול יותר (0.5-1.0 מ"מ) ומכונה את פני השטח הקריטיים לאחר הדפסה. השתמש בעיתונות תרגיל עבור חורים ומילימטר עבור משטחים שטוחים. גישה זו נפוצה עבור תיקונים בייצור כי חייב להתאים עם רכיבי מתכת.

טכניקות לשיפור ביצועים

עיבוד פוסט יכול להפחית את החולשות הטבועות של חלקי FDM - במיוחד שכבתיות אל שכבות - ולשפר את שלמות פני השטח, עמידות לחות, חיי עייפות.

אנליינג

אנליז משחרר מתחים פנימיים, עבור פולימרים למחצה כמו ניילון ו PETG, מגביר את הקריסטליניות לשיפור כוח והתנגדות חום.לייט החלק המודפס בתנור ב 15-20 מעלות מתחת לטמפרטורת המעבר הזכוכית שלו במשך 30-60 דקות, ולאחר מכן לאפשר לו להתקרר לאט (1 ° C /min) כדי למנוע מלחמה. Annealing יכול להגדיל את העוצמה על ידי 10–30% ולהפחית את השבר על קירות בשלב זה, עשוי להיות מעוות.

Vapor Smoothing

עבור ABS וכמה ASA מיזוגים, חשיפת החלק ל-Acetone vapor ממיס שכבה חיצונית דקה, מבהילה קווי שכבתיים ויצירת משטח מבריק, חסימת מים.זה יכול לשפר את ההתנגדות עייפות על ידי הסרת העלאת מתח.התהליך דורש תא Vapor מבוקר; פחות מ-30 שניות של חשיפה הוא בדרך כלל מספיק.

אפיקסי מתקפלת ומשטח חסום

דק, epoxy בעלות רגישות נמוכה (למשל, XTC-3D) ניתן למברשת על חלקי FDM כדי למלא קווי שכבה, תפוקת חותם, ולהוסיף מעטפת חיצונית קשה.זה שימושי במיוחד עבור חלקים חשופים לחות, כימיקלים, או UV. שני מעילים דקים יעילים יותר מאשר מעיל עבה אחד.

מהירות מכנית ו בונדינג

כאשר הצטרף לחלקי FDM מרובים, השתמש ב-FLT:0screws עם אגוזים משובצים 1LT או FLT:2cyanoacrylate adhesiveofLT 3 במיוחד עבור פלסטיק. להימנע מ superglue על ניילון ללא פרכוסים קבועים, להשתמש בדלקת או לפתור Welding (עבור PLA).

טכניקות עיצוב מתקדמות

עבור יישומים הנדסיים תובעניים, לשקול שילוב חומרה לתוך ההדפסה או באמצעות גישות היברידיות.

« הכנסתים ו-Shated Rods

במהלך הדפסה, הפסקה בשכבה מסוימת כדי להוסיף אגוזי מפוספס, הוספת פליז, או סיכה פלדה.זה יוצר חלק פלסטיק מחשמל מתכת שיכול לעמוד מול מומנטים מתדוקים גבוה.עיצוב כיס עבור הכנס עם לפחות 0.5 מ"מ ניקוי, ולהבטיח שהקירות שמסביב הם לפחות 3 מ"מ כדי למנוע סדקים עבה.

ייצור היברידי

שלב FDM עם CNC machining: הדפס חלק ליד-net-shape, ואז משטחים קריטיים מכונה כדי להשיג סובלנות הדוקה וסימורים חלקים.זה יעיל לייצור נמוך כרכים שבו חלקים ממכונה לחלוטין יהיה יקר מדי.זה גם מאפשר ערוצי הדפסה פנימיים מורכבים שלא ניתן למכונה, ואז למיין את תכונות datum החיצוניות.

עיצוב יצירתי וטופולוגיה אופטימיזציה

השתמש בתוכנה כמו NTopology, Fusion 360, או Ansys כדי ליצור גיאוגרפיות אורגניות, מונעות עומס חומרים שבהם אין צורך.הצורות המתקבלות דומות לעתים קרובות למבנים של ליטיצ'ה, אשר מתאימים באופן מושלם לתהליך השכבות של FDM. חלקים מטופולוגיה-אופטימיים יכולים להשיג יחס של כוח-על-משקל, במיוחד כאשר מודפסים בפחמן-פחמן-פחמן.

מסקנה

עיצוב FDM עם עמידות ופונקציונליות כמטרות עיקריות דורש גישה שיטתית המשתרעת על ידי בחירה חומרית, גיאומטריה, אוריינטציה, פרמטרים הדפסה, ולאחר עיבוד. על ידי יישום האסטרטגיות לעיל - קירות 3, פינות ממלאות, אימות אסטרטגי של שיטות הפעלה מחדש, אופטימיזציה של איכות הפעלה, ולאחר הדפסה משולבת או ציפוי - מסוגל לייצר FDRE עבור פונקציות מתקדמות יותר של כל אחד מהם הוא רק כדי לענות על ידי פונקציות עיצוב סטנדרטיות.