Проектирование толщины стенок 3D-печати: искусство баланса между возможностью печати и прочностью конструкции

Введение: важность проектирования толщины стенок

В дизайне 3D-печати толщина стенки — это, казалось бы, простой, но важный параметр проектирования. Если толщина стенки слишком мала, это приведет к сбою печати или к хрупкости конструкции. Если толщина стенки слишком велика, это приведет к перерасходу материалов и увеличению времени печати. Как найти наилучший баланс между пригодностью для печати и прочностью конструкции — это основной навык, которым должен овладеть каждый дизайнер.

За многолетнюю практику работы компания lantu3D накопила большой опыт расчета толщины стенок. В этой статье мы будем систематически делиться этими ценными знаниями.

Требования к толщине стенок для разных процессов

Различные процессы 3D-печати предъявляют разные требования к толщине стенок:

Процесс FDM: рекомендуется, чтобы минимальная толщина стенки в 2 раза превышала диаметр сопла, обычно не менее 0,8 мм. В реальном проекте рекомендуется, чтобы толщина стенки конструкции превышала 1,2 мм, чтобы обеспечить достаточную механическую прочность.

Светоотверждение SLA: минимальная толщина стенки может составлять до 0,4 мм, но с учетом извлечения из формы и последующей обработки рекомендуется проектировать толщину стенки выше 0,7 мм.

Спекание порошка SLS: поскольку опора не требуется, минимальная толщина стенки может достигать 0,7 мм, а толщина структурной стенки рекомендуется составлять более 1 мм.

SLM-печать на металле: металл быстро проводит тепло, и толщина стенок не должна слишком сильно меняться. Рекомендуется, чтобы минимальная толщина стенки составляла 0,5 мм, а толщина несущей стены - более 1 мм.

Взаимосвязь между толщиной стенки и жесткостью конструкции

Толщина стенки напрямую влияет на жесткость на изгиб и жесткость детали на кручение. Согласно механическим принципам, жесткость пропорциональна кубу толщины стенки, поэтому увеличение толщины стенки является эффективным средством повышения жесткости конструкции.

Однако есть и проблемы с увеличением толщины стенок: во-первых, термическое напряжение в процессе печати может вызвать деформацию; во-вторых, толстостенная часть откладывает большое количество материала и склонна к короблению; в-третьих, существенно увеличивается расход материала и время печати.

Разумная стратегия проектирования — использовать тонкостенную усиленную конструкцию и добавить ребра жесткости в ключевых местах, подвергающихся нагрузке, чтобы обеспечить прочность и контролировать вес.

Принципы проектирования переходной толщины стенок

Внезапные изменения толщины стенок вызовут концентрацию напряжений во время процесса печати, что приведет к деформации и даже растрескиванию. При проектировании следует соблюдать следующие принципы:

1. Изменения толщины стенок должны быть плавными, чтобы избежать резких изменений;

2. Разница в толщине соседних стенок не должна превышать 50 %;

3. В толстостенных помещениях следует рассмотреть возможность установки конструкций для отвода тепла;

4. Толстостенные помещения большой площади могут быть спроектированы с внутренней сотовой конструкцией для снижения веса.

Актуальные предложения по дизайну

Для разных сценариев применения расчет толщины стенок следует рассматривать по-разному:

Внешний вид деталей: сосредоточьтесь на качестве поверхности, толщина стенки может быть немного тоньше, но необходимо учитывать прочность после обработки.

Функциональные детали. Приоритет следует отдавать обеспечению прочности конструкции, а толщину стенок основных несущих нагрузку деталей следует соответствующим образом увеличить.

Сборочные детали: Учитывая напряжение сборки, толщина стенки детали резьбового соединения не должна быть менее 1,5 диаметра резьбы.

Поддержка проектирования lantu3D

lantu3D предоставляет профессиональные услуги по проверке проектов, которые помогают клиентам оптимизировать проекты по толщине стенок и избежать рисков при печати. Наша техническая команда может предоставить индивидуальные рекомендации по толщине стенок с учетом использования деталей, свойств материала и технологических требований.

Резюме

Толщина стенок — один из ключевых факторов успеха 3D-печати. Только зная требования к толщине стенок различных процессов, понимая взаимосвязь между толщиной стенок и характеристиками конструкции и применяя разумные принципы проектирования, мы можем разрабатывать высококачественную продукцию, которая одновременно пригодна для печати и практична.

Добро пожаловать, свяжитесь с нами на этапе проектирования. lantu3D предоставит профессиональные услуги по поддержке дизайна для вашего проекта.