3D 인쇄 부품은 튼튼합니까?

3D 프린터는 부가적인 방식으로 물체를 만들어 부품을 가장 약한 층만큼 강하게 만듭니다. 일반적으로 밀링 기술, 사출 성형 또는 수지 주입 기술과 같은 대부분의 다른 기술보다 약합니다.

구조적 강도를 고려해야 하는 응용 프로그램이 많이 있습니다. FDM(Fused Deposition Modeling) 기술이 작동하는 방식으로 인해 우리가 얻는 부품은 해당 사출 성형 부품만큼 강하지 않습니다.

그러나 절망하지 마십시오. 이러한 단점을 완화하기 위해 설계 및 구성에 통합할 수 있는 여러 고려 사항이 있습니다.

적절한 압출 온도를 설정하고, 더 높은 충전 비율을 설정하고, 더 두꺼운 벽을 만들고, 올바른 재료를 선택하고, 제작판에서 부품의 방향을 적절하게 지정하여 이러한 약점을 줄일 수 있습니다.

3D 프린팅 부품이 약한 이유는 무엇입니까?

3D 프린터가 물체를 만드는 적층 기술은 서로 접착되는 플라스틱의 한 층 위에 다른 층의 플라스틱을 증착하기 때문에 다른 제조 공정에 비해 약한 부품을 출력하는 고유한 경향이 있습니다.

인쇄물 설정을 올바르게 구성하는 데 시간을 들이지 않으면 레이어 접착력이 약한 부품을 만드는 데 기꺼이 노출됩니다.

낮은 온도, 각 레이어와 이전 레이어 사이의 매우 다른 온도 및 기타 요인으로 인해 접착력이 매우 떨어지고 부품이 전체적으로 취약해질 수 있습니다.

예를 들어 밀링과 같은 빼기 제조는 원하는 3D 모양으로 조각된 단단한 원료로 시작하기 때문에 이러한 문제가 없습니다.

사출 성형을 통해 물체를 만들 수도 있습니다. 이 기술을 사용하여 용융된 재료를 금형에 주입하여 캐비티의 형태를 취하면서 냉각되고 경화됩니다. 이 프로세스는 견고하고 강력한 부품을 출력합니다.

이제 3D 프린터의 고유한 약점을 알았으니 새로 구입한 기기를 쓰레기통에 버리고 싶은 충동을 느낄 수 있습니다. 그렇게 하기 전에 기사의 나머지 부분을 읽고 부품을 더 강하게 만드는 몇 가지 쉬운 방법을 배우는 것이 좋습니다.

우리는 또한 우리 부품의 대부분이 SpaceX의 최신 로켓을 만드는 데 사용되지 않을 것임을 고려해야 합니다. 다소 약한 Baby Yoda 를 인쇄할 수 있습니다. 그래도.

3D 프린팅 부품의 강도를 어떻게 향상시킬 수 있습니까?

앞에서 언급했듯이 일반적으로 우리의 부분을 더 강하게 만드는 데 사용할 수 있는 작은 구성 조정이 많이 있습니다. 그 중 가장 중요한 것은 충전 비율, 압출 온도, 외벽 두께, 올바른 필라멘트 유형 선택 및 디자인 방향을 적절하게 설정하는 것입니다.

각각에 대해 간략하게 논의하고 인쇄물에 영향을 미치는 방식과 이유를 살펴보겠습니다!

채우기 비율

Infill은 개체 내부에 인쇄되는 일반 패턴으로 구성되며 그렇지 않으면 빈 공간이 되는 것을 대체합니다. 인쇄물의 내부 지지대 역할을 하여 상단이 무너지는 것을 방지할 뿐만 아니라 외부 쉘을 함께 고정합니다.

이 감동적인 주제로 모험을 떠나기 전에 다양한 충전 비율이 어떻게 보이는지 살펴보세요.

일반적으로 50% 채우기는 인쇄 품질과 강도를 크게 향상시킵니다. 더 높은 충전 비율은 한계 강도 증가만을 나타내지만 필라멘트 소비와 인쇄 시간을 크게 증가시킵니다.

또한 직선, 격자, 삼각형, 흔들기*, 빠른 벌집, 전체 벌집 및 기타 실험과 같은 다양한 패턴을 따르도록 충전물을 구성할 수 있음을 알아야 합니다. 각 패턴의 장단점은 이 기사의 범위를 벗어나지만 대부분 직선이나 격자 채우기를 사용하는 것이 좋습니다.

*지금까지 나는 여전히 위글 패턴의 이점을 생각할 수 없습니다. 한때 여유 시간과 차선의 모양에 대한 취향을 가진 개발자가 있었다고 생각합니다.

벽 두께

벽 두께는 인쇄물의 가장 바깥쪽 껍질의 너비이며 대부분 전체 강도를 결정합니다.

많은 필라멘트 제조사에서는 0.8mm 외피로 인쇄하면 강한 인쇄물이 나온다고 하는데, 저는 그런 얇은 벽이 보통 약한 인쇄물을 만든다는 것을 알게 되었습니다. 저항력이 있는 Baby Yoda 를 얻으려면 너비를 1.6mm로 두 배로 늘리는 것이 좋습니다. 전반적인 품질 향상이 눈에 띌 것입니다.

사용하기로 선택한 벽 두께에 관계없이 항상 노즐 직경의 배수를 사용해야 합니다. 대부분의 프린터가 0.4mm 노즐과 함께 제공되기 때문에 0.8mm와 1.6mm를 언급했습니다. 예리하고 날카로운 수학 박사 학위는 내가 위에서 수행한 놀라운 계산을 알고 있을 것입니다!

적절한 온도 설정

3D 프린팅에 사용되는 대부분의 필라멘트는 일종의 열가소성 물질이지만 화학적 조성이 다릅니다. 따라서 각각 최적의 온도가 다릅니다.

일반적으로 PLA는 180C°~220C°, ABS는 210C°~250C°, PETG는 220C°~250C°, 나일론은 240C°~260C°로 설정해야 합니다.

다른 필라멘트를 구입한 경우 포장을 보면 제조업체에서 권장하는 온도를 찾을 수 있습니다. 사실 제가 말씀드린 범위는 잊어버리고 만일을 대비하여 항상 제조사 권장 범위를 확인하세요.

3D 프린터와 필라멘트에 대한 완벽한 온도는 레이어 접착 품질을 결정하므로 항상 번창해야 합니다.

압출 온도가 낮으면 레이어 간의 접착력이 나빠집니다. 다른 방향으로 가서 필라멘트를 가능한 한 뜨겁게 가열하고 싶은 유혹을 받을 수 있지만, 그러면 Google에서 찾을 수 있는 모든 종류의 새로운 문제에 빠지게 될 것입니다! 스포일러 경고:지저분한 인쇄물, 열악한 돌출부 및 전반적으로 낮은 품질.

그러나 일반적으로 인쇄물의 강도를 향상시키려는 경우 온도를 약간 더 높게 설정하면 압출된 플라스틱의 새 레이어가 이전 레이어와 훨씬 더 잘 접착되도록 온도를 약간 더 높게 설정합니다.

부품 오리엔테이션

3D 인쇄 부품은 인쇄 베드와 평행한 평면에서 가장 강하고 수직 평면에서 약하다는 점을 항상 염두에 두는 것이 중요합니다. 슬라이서 내에서 디자인을 배치할 때 항상 어떤 방향으로 접촉할 것이며 어떤 힘을 받을 것인지 자문해 보십시오.

답이 확실하지 않은 경우 지루하고 아마도 쓸모가 없는 중공 실린더*의 경우를 생각해 보십시오.

세로 방향으로 인쇄하면 개체가 서로 겹쳐진 일련의 원이 됩니다. 양쪽 끝을 잡고 구부리려고 하면 아주 쉽게 실린더가 부러집니다.

*역사를 통틀어 실린더가 유용하다는 것이 분명히 입증되었음을 언급해야 할 것 같습니다. 이것은 분명히 오늘 기사의 범위를 벗어나므로 독자에게 증거를 남겨 두겠습니다.

당신은 당신이 믿을 수 없을 정도로 강하다고 생각하고 싶은 유혹을 받을 수도 있고, 어쩌면 당신일 수도 있지만, 매우 약한 실린더를 인쇄했다는 사실도 알고 있어야 합니다.

여분의 필라멘트가 남아 있고 수평 방향으로 인쇄하기로 선택한 경우 필라멘트 라인이 돌출되는 방식 때문에 부품이 끊어지기 더 어렵다는 것을 알 수 있습니다.

이 위치 지정의 단점은 이 방향이 만든 각도로 인해 인쇄물에 지지대를 추가해야 할 수도 있다는 것입니다.

3D 프린팅에서 모든 것이 절충점이어야 하는 이유는 무엇입니까? 이 취미에 공짜 점심은 없다!

더 강한 필라멘트 사용

이것이 당연한 것처럼 보일 수 있지만 다른 유형의 필라멘트를 사용하면 전반적인 강도 측면에서 놀라운 결과를 얻을 수 있습니다.

그러나 모든 프린터가 시중에 나와 있는 모든 필라멘트로 인쇄할 수 있는 것은 아니지만 Ender 3와 같은 저렴한 프린터에서도 사용할 수 있는 몇 가지 대안이 분명히 있습니다.

폴리카보네이트와 나일론은 현재 사용 가능한 가장 강력한 필라멘트로 간주되며 프린터가 이를 처리할 수 있고 매우 강한 인쇄물이 필요한 경우 이를 사용하여 개체를 인쇄하십시오.

PLA로 인쇄하는 경우 작업하기 쉽고 약간 더 유연하고 내열성이 훨씬 더 높기 때문에 PETG를 사용해 보십시오.

3D 프린팅 부품을 더 강하게 만드는 방법

다음은 강도를 높이는 방식으로 모델을 인쇄하는 방법에 대한 간략한 요약입니다.

1. 강력한 채우기 패턴(일반적으로 벌집 모양)을 선택합니다.
2. 채움 비율을 높입니다(50%를 초과하면 상당한 수익 감소를 일으키기 시작합니다).
3. 벽 또는 외부 쉘 두께를 늘립니다.
4. 가장 좋은 온도를 찾을 때까지 인쇄 온도를 5°C씩 높입니다.
5. 인쇄물의 방향을 변경하여 레이어 선이 가해지는 힘과 평행이 되도록 합니다.

결론

보시다시피, 개체의 전반적인 강점을 개선하고 우리가 선택한 기술의 고유한 약점을 극복하기 위해 우리가 할 수 있는 일이 많이 있습니다.

세계의 미래가 강력한 Benchy를 인쇄할 수 있느냐에 달려 있다면 그러나 전체 기사를 읽을 시간이 없으시다면 다음을 수행하십시오.

즐거운 인쇄!

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