Nguyên tắc thiết kế độ dày tường in 3D: cân bằng giữa yêu cầu về độ bền và cách sử dụng vật liệu

Giới hạn quy trình về độ dày thành tối thiểu

Độ dày thành của quy trình FDM liên quan trực tiếp đến đường kính vòi phun. Độ dày thành tối thiểu xấp xỉ 0,4 lần đường kính vòi phun. Đầu phun 0,4mm thường được sử dụng tương ứng với độ dày thành tối thiểu là 0,16mm. Khuyến nghị rằng độ dày thành không nhỏ hơn 0,8mm để đảm bảo rằng sự chồng chất giữa các lớp gần như đồng đều. Quy trình SLA bị giới hạn bởi tính lưu động và khả năng hỗ trợ của nhựa, đồng thời độ dày thành tối thiểu có thể lớn hơn 0,4mm. Do các bộ phận nylon trong quy trình SLS không cần hỗ trợ nên độ dày thành tối thiểu có thể giảm xuống 0,7mm, nhưng dễ xảy ra hiện tượng cong vênh nếu nhỏ hơn 1mm.

Mối quan hệ giữa độ dày tường và cường độ kết cấu

Trong các kết cấu tấm và vỏ, độ cứng uốn tỷ lệ với lập phương độ dày tường và mức tăng cường độ do tăng độ dày tường mang lại vượt xa mối quan hệ tuyến tính. Tuy nhiên, khi độ dày thành vượt quá một giá trị tới hạn nhất định, xác suất lỗi in (bong bóng, lỗ rỗng) sẽ tăng lên, từ đó làm giảm độ bền thực tế. Đối với các bộ phận chức năng, việc điều chỉnh độ dày thành trong phạm vi từ 1,5 mm đến 3 mm là phạm vi tiết kiệm chi phí nhất. Sau khi vượt quá 5mm nên chuyển sang kết cấu sườn gia cố để giảm trọng lượng và tiết kiệm vật liệu.

Độ đồng đều của độ dày thành và sự tập trung ứng suất

Những thay đổi đột ngột về độ dày của thành là những khu vực dễ bị biến dạng và nứt nhất trong in 3D. Tại các mối nối có chênh lệch độ dày thành liền kề vượt quá 1,5mm, cần đặt góc xiên chuyển tiếp để tránh cong vênh do chênh lệch tích tụ nhiệt. Thiết kế độ dày thành đối xứng cũng có thể làm giảm hiệu quả sự phân bố ứng suất bên trong không đồng đều, điều này đặc biệt quan trọng đối với sự co ngót của các vật liệu tinh thể như nylon.