Technische principes van multi-materiaal 3D-printen
Multi-materiaal 3D-printen verwijst naar de technologie waarbij twee of meer materialen worden gebruikt om onderdelen te vervaardigen in hetzelfde printproces. Het huidige proces voor het realiseren van multi-materiaalprinten omvat: FDM met meerdere spuitmonden, elke spuitmond is geladen met verschillende materialen en kan tijdens het printproces worden gewisseld. Multi-materiaal SLA, de harstank kan tijdens het printproces worden vervangen om het lamineren van verschillende harsen te realiseren. PolyJet/Material Jetting spuit verschillende materialen door meerdere spuitmonden om materiaalmenging en gradiënt te bereiken. Multi-materiaal SLS, door verschillende poeders voor te mengen of de poedersamenstelling tijdens het printproces te veranderen. Elk proces heeft verschillende multi-materiaalmogelijkheden en de ontwerpstrategie moet worden geformuleerd op basis van de proceskenmerken.
Toepassingsscenario's voor het ontwerpen van kleurpartities
Het ontwerpen van kleurpartities is het ontwerpen van verschillende onderdelengebieden in verschillende kleuren om identificatie, decoratie of functioneel onderscheid te bereiken. Typische toepassingen zijn onder meer: productprototypes, waarbij verschillende kleuren worden gebruikt om verschillende delen van de productomhulling te onderscheiden om het ontwerpeffect visueel aan te tonen. Educatief model met verschillende anatomische structuren of functionele componenten, gelabeld in verschillende kleuren. Voor identificatielabels worden tekst en symbolen in contrasterende kleuren afgedrukt om de herkenning te verbeteren. Artistieke creatie, waarbij ontwerpconcepten worden uitgedrukt door middel van kleurveranderingen. Gebruik voor industriële onderdelen kleuren om componenten met verschillende functies te onderscheiden of om assemblagerelaties aan te geven. Bij het ontwerpen moet rekening worden gehouden met de duidelijkheid van kleurgrenzen en de hechtsterkte tussen materialen van verschillende kleuren.
Mechanische overwegingen bij het ontwerp van prestatiepartities
Het ontwerp van prestatiepartities is het ontwerpen van verschillende delen van het onderdeel met verschillende mechanische eigenschappen om functionele optimalisatie te bereiken. Typische toepassingen zijn onder meer: zachte en harde combinatieonderdelen, zoals de structuur van een mobiele telefoonhoes met zachte lijm aan de rand en een harde schaal in het midden. Afdichtingsconnector, het hoofdgedeelte is gemaakt van stijf materiaal en het afdichtingsoppervlak is gemaakt van elastisch materiaal. Dempende structuur, het dragende deel is gemaakt van hoogwaardig materiaal en het dempende deel is gemaakt van zacht materiaal. Slijtvaste composietdelen, het wrijvingsoppervlak is gemaakt van slijtvast materiaal en de matrix is gemaakt van taai materiaal. Bij het ontwerpen moet aandacht worden besteed aan: materiaalgrensvlaksterkte, en de hechtsterkte tussen verschillende materialen is vaak lager dan die van hetzelfde materiaal. Matching van thermische uitzetting, verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënten van verschillende materialen kunnen interne spanning veroorzaken. Als gevolg van belastingoverdracht kan het grensvlak een spanningsconcentratiepunt worden, waardoor mechanische analyse vereist is.
Functioneel gegradeerd materiaalontwerp
Functioneel gegradeerde materialen (FGM) verwijzen naar materiaalstructuren waarvan de materiaalsamenstelling en eigenschappen voortdurend veranderen in de ruimte. Multi-materiaal printen maakt geleidelijke overgangen van het ene materiaal naar het andere mogelijk, waardoor spanningsconcentraties op abrupte grensvlakken worden vermeden. De gradiëntfunctie van de materiaalsamenstelling moet tijdens het ontwerp worden gespecificeerd, zoals lineaire gradiënt, exponentiële gradiënt of aangepaste gradiënt. Bij de lengte van de gradiëntovergangszone moet rekening worden gehouden met de printresolutie en de materiaalmengmogelijkheden. Gradiëntontwerp kan het probleem van de interface-binding effectief oplossen en de mechanische eigenschappen van de algehele structuur verbeteren. Toepassingsscenario's zijn onder meer: structuren met gradiëntstijfheid, overgang van starre zone naar flexibele zone. Thermische spanningsverlichtingsstructuur, thermische uitzettingscoëfficiënt met gradiënt vermindert thermische spanning. Functioneel geïntegreerde onderdelen, gradiëntovergang elimineert materiaalmutaties.
Procesbeperkingen van ontwerp met meerdere materialen
Bij het ontwerpen van drukwerk met meerdere materialen moet rekening worden gehouden met procesbeperkingen. Materiaalcompatibiliteit, de chemische compatibiliteit tussen verschillende materialen bepaalt de hechtsterkte van het grensvlak. Printvolgorde, FDM met meerdere spuitmonden vereist het ontwerpen van materiaalschakelpunten en overgangsstrategieën. Ondersteunende materialen. Bij steunen voor onderdelen die uit meerdere materialen bestaan, moeten mogelijk specifieke materialen worden verwijderd. Compatibiliteit met nabewerking, verschillende materialen kunnen verschillend reageren op nabewerking (schuren, spuiten, desinfectie, enz.). Uit kostenoverwegingen is printen op meerdere materialen doorgaans duurder dan printen op één materiaal, en de kosteneffectiviteit moet worden geëvalueerd. Bij het ontwerpen moet u communiceren met de printserviceprovider om de specifieke procesmogelijkheden en beperkingen te begrijpen.
Dien een model, tekening, afbeelding of schriftelijke notities in. Ingenieurs beoordelen materiaal, proces, afwerking en levering op basis van daadwerkelijk gebruik.