如何使用 FDM 3D 打印技術打印更強韌的部件
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以下將會了解如何通過優化參數來增強 FDM 3D 打印部件的結構完整性。
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為什麼 FDM 打印的部件較弱?
在深入探討如何改善 FDM 打印部件的強度之前,首先必須了解 FDM 打印的基本工作原理。FDM 打印機通過將熱塑性材料(如 PLA、ABS、PETG 等)加熱至熔點,然後通過噴嘴逐層擠出到建模平台上。隨著材料冷卻,會固化形成 3D 模型。在此過程中,層與層之間的粘結強度對打印物體的整體機械性能起著重要作用。
以下是 FDM 打印的關鍵步驟:
- 材料熔化:打印機將長絲加熱到熔點。
- 擠出:熔融塑料通過噴嘴擠出,根據 3D 模型設計的路徑逐層打印。
- 層間冷卻:每一層冷卻並與下一層粘結,逐步構建最終的 3D 結構。
儘管這種逐層的方法在製造上提供了很大的靈活性,但也帶來了層間粘結弱的問題,這可能會影響打印部件的整體強度。當打印過程涉及快速冷卻或不穩定的溫度時,這特別成為問題,導致層之間的粘結不均勻,降低了抗拉強度和抗衝擊性。
為了增強 FDM 打印的機械性能,需要考慮幾個調整和因素。以下是一些有效的方法。
增加填充密度
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填充密度是影響模型強度的關鍵參數,通常以百分比表示。增加填充密度會為模型添加更多內部支撐,從而提高其整體強度。對於大多數打印,填充密度在 20% 到 50% 之間就足夠了,但對於需要承受重大機械負荷的部件,建議填充密度在 50% 或更高。例如,像機械部件或工具等功能性部件可能需要至少 50% 的填充密度,而展示模型則可以維持約 20% 的較低密度。隨著密度增加,模型的內部結構變得更為堅固,部件也變得更加耐用。
增加壁厚
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壁厚直接影響模型的抗壓強度。一般來說,壁厚應設置為至少是打印機能處理的最小厚度的 2-3 倍,以確保良好的機械性能。較厚的牆壁可以減少外力施加時變形和破裂的風險。將壁厚設置為至少 1.2 毫米是一個良好的起點,具體值可以根據材料和部件的預期用途進行調整。增加壁厚還會通過最小化層線的可見性來改善打印的表面質量,從而使外觀更加精緻。
選擇合適的填充圖案
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更改打印方向
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一般來說,Z 軸的層間粘結強度弱於 XY 軸。為了彌補這一點,可以根據部件在使用過程中將經歷的力的方向來優化打印方向。通過將模型定向為與 XY 軸對齊,可以顯著提高其抗拉強度,並減少裂縫或破損的風險。