Cách thiết kế và tạo các đối tượng in 3D mạnh mẽ

Máy in 3D FDM hoàn hảo để tạo ra các nguyên mẫu giá cả phải chăng và thực hiện các dự án DIY tại nhà. Mặc dù vậy, nhiều người gặp phải vấn đề tương tự khi họ đang cố gắng tạo ra các bộ phận chức năng bằng máy in 3D: độ bền của thành phẩm. Nhưng làm thế nào bạn có thể làm cho bản in 3D của bạn mạnh hơn? Chúng ta hãy xem xét một số bước chính mà bạn có thể thực hiện ở mỗi giai đoạn của quá trình in.

Chọn vật liệu phù hợp cho bản in 3D mạnh mẽ

Vật liệu đóng một vai trò quan trọng trong độ bền của các bản in 3D mà bạn tạo ra và bạn có rất nhiều tùy chọn dạng sợi để lựa chọn. Điều quan trọng là phải đánh giá các sợi bạn chọn dựa trên nhu cầu của các đối tượng bạn đang in. Ví dụ: PLA phù hợp với các mô hình trang trí sẽ nằm trên giá, nhưng bạn có thể cần một chất liệu như nylon để in các công cụ chức năng. Bạn có thể tìm thấy một loạt các tùy chọn dây tóc bên dưới cùng với các trường hợp sử dụng tốt nhất của chúng.

• PLA: PLA, hoặc axit polylactic, là vật liệu phổ biến nhất được sử dụng để in 3D FDM. Vật liệu này cứng và cứng, nhưng nó cũng tương đối giòn so với các vật liệu in 3D khác. PLA là một lựa chọn tốt cho những ai đang tìm hiểu về in 3D, vì nó rất dễ in và hầu như sẽ luôn mang lại kết quả tốt.
• ABS: ABS, hoặc acrylonitrile butadiene styrene, mạnh hơn nhiều so với PLA, nhưng nó cũng khó in hơn. Sức mạnh của ABS khiến nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận chức năng, nhưng nó không linh hoạt và điều này phải được cân nhắc khi bạn chọn dây tóc của mình.
• PETG: PETG, hoặc polyethylene terephthalate, nằm ở trung gian thoải mái giữa ABS và PLA. Nó mạnh hơn PLA và linh hoạt hơn ABS, đồng thời có khả năng chống hóa chất tuyệt vời. Điều này làm cho PETG trở nên tuyệt vời để sử dụng ngoài trời và trong các môi trường khắc nghiệt khác.
• Nylon: Nylon là một trong những vật liệu FDM mạnh nhất, linh hoạt nhất và bền nhất trên thị trường. Dây tóc máy in 3D nylon có thể được sử dụng để chế tạo các bộ phận và công cụ chức năng, cũng như các vật dụng trang trí.
• Các loại phim truyền carbon: Việc bao gồm các sợi carbon trong các dây tóc đã trở nên rất phổ biến. Điều này hiếm khi cải thiện độ bền của bản in thành phẩm, nhưng nó có thể cải thiện độ bám dính của lớp.

Việc lựa chọn vật liệu dây tóc máy in 3D phù hợp cho bất kỳ dự án nhất định nào là điều khó khăn. Bạn nên khám phá tất cả các tùy chọn có sẵn khi chọn dây tóc của mình, đặc biệt là khi bạn đang làm việc trên các đối tượng cần kéo dài.

Thiết kế các mô hình 3D mạnh mẽ để in 3D

Giống như vật liệu bạn chọn cho bản in 3D của mình, thiết kế của mỗi bản in cũng có tác động đáng kể đến độ bền của bản in 3D của bạn. Việc thiết kế các mô hình có thể in 3D mạnh mẽ hơn cần một số học hỏi. Mặc dù bạn không thể bắt đầu tạo các bản in đẹp nhất ngay lập tức, nhưng bạn có thể tìm thấy một số cân nhắc chính mà bạn cần thực hiện bên dưới. Các thiết kế mô hình 3D của bạn sẽ cải thiện theo thời gian và bạn học thêm về cách tạo các hình dạng mạnh mẽ.

Tệp STL có thể in 3D không có lỗi

Cho dù bạn sử dụng Blender, Fusion 360 hay bất kỳ công cụ thiết kế 3D nào khác để tạo các mô hình 3D có thể in được, thì các lỗi đều có thể xuất hiện theo thời gian. Mô hình không đa tạp là một ví dụ điển hình về điều này, khi có những khoảng trống ở bên ngoài mô hình có thể ngăn nó cắt đúng cách.

Giải quyết loại vấn đề này dễ dàng hơn bao giờ hết. Hầu hết mọi máy cắt lát trên thị trường, bao gồm cả Cura, đều có thể quét các mô hình của bạn để tìm lỗi khi bạn tải chúng để cắt, thường cung cấp sửa chữa trong quá trình thực hiện. Tuy nhiên, tất nhiên, tốt nhất bạn nên học hỏi và cải thiện chất lượng mô hình 3D của mình để tránh sai sót ngay từ đầu.

Phân bố căng thẳng và in 3D

Dự đoán chính xác vị trí mà ứng suất cơ học sẽ ảnh hưởng nhiều nhất đến vật thể in 3D là một thách thức. Các kỹ sư thực hiện toán học phức tạp để tìm ra điều này khi làm việc trong các dự án lớn, nhưng bạn có thể sử dụng trực giác của mình để giải quyết vấn đề này khi làm việc trên các thiết kế của riêng bạn. Bạn chỉ cần tự hỏi bản thân rằng liệu những hình dạng bạn tạo ra có chắc chắn hay không.

Hình ảnh trên là một ví dụ điển hình cho điều này. Nếu không có bất kỳ hình thức giằng nào, mảnh góc bên trái sẽ rất yếu và dễ bị gãy nếu tác dụng lực vào một trong hai đầu. Phần bo góc bên phải có nẹp sẽ có tác dụng giải quyết vấn đề này. Bạn có thể xem xét công việc của các kỹ sư chuyên nghiệp để có ý tưởng về những hình dạng mạnh nhất và áp dụng chúng vào thiết kế của bạn.

Cắt các mô hình 3D mạnh mẽ để in 3D

Các cài đặt bạn chọn trong phần mềm máy cắt là một yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến độ bền của bản in 3D của bạn. Phần mềm Slicer có thể gây khó khăn khi bạn mới bắt đầu, nhưng chúng tôi đã chia nhỏ các cài đặt quan trọng nhất cần lưu ý khi làm việc để cải thiện độ bền của các bản in 3D của bạn.

Mật độ và mẫu in 3D in

Sẽ rất tốn thời gian và tốn kém đối với máy in 3D để tạo ra các vật thể rắn và hầu hết các phần mềm máy cắt đều mặc định sử dụng phần mềm chèn vào bên trong vật thể để tiết kiệm thời gian và sợi. Mật độ mực in từ 20% đến 30% thường mạnh ngang với vật thể rắn, nhưng việc giảm xuống dưới ngưỡng này có thể dẫn đến các bản in yếu hơn.

Tuy nhiên, mật độ không phải là yếu tố duy nhất cần xem xét. Hầu hết các máy thái đều cung cấp khả năng chọn các mẫu mực in khác nhau cho các bản in 3D của bạn. Nạp mực hình lục giác rất phổ biến, nhưng các tùy chọn nạp 3D hoặc ngẫu nhiên thường mạnh hơn. Bạn nên thử nghiệm với các tùy chọn infill trong máy cắt của mình để có được kết quả tốt nhất.

Độ dày bên trong và bên ngoài phù hợp

Mặc dù bên trong bản in 3D của bạn không chắc chắn, nhưng các bức tường bên ngoài và bên trong mà nó có. Thêm các bức tường bổ sung để làm cho chúng dày hơn sẽ cải thiện độ bền của các bản in 3D của bạn đến một giới hạn, vì vậy bạn nên thử nghiệm tùy chọn này để có được kết quả tốt nhất. Hầu hết các máy thái sẽ cảnh báo bạn nếu độ dày thành của bạn quá cao.

Chọn Định hướng In 3D Phù hợp

Như bạn có thể biết, máy in 3D FDM in theo lớp. Các lớp dính vào nhau, nhưng liên kết giữa mỗi lớp thường là phần yếu nhất của một vật thể in 3D thông thường. Bạn có thể coi điều này tương tự như việc chế biến gỗ: một người thợ mộc lành nghề sẽ luôn làm việc với thớ để đảm bảo rằng các miếng gỗ chắc chắn.

Bạn có thể thay đổi hướng của bản in 3D trong máy cắt của mình để cải thiện sức mạnh của chúng theo cách tương tự. Bằng cách đảm bảo rằng ứng suất sẽ tuân theo hướng của các lớp, thay vì đi ngược lại chúng, bạn sẽ giảm khả năng bị tách lớp và các vấn đề khác với bản in của mình.

Hoàn thiện bản in 3D để thêm sức mạnh

Cuối cùng, là lĩnh vực cuối cùng cần xem xét, đã đến lúc suy nghĩ về các phương pháp hoàn thiện cho in 3D có thể làm cho các đối tượng của bạn mạnh mẽ hơn. Có một số cách để hoàn thiện các vật thể in 3D, nhưng chỉ có một cách sẽ tăng thêm sức mạnh cho mô hình của bạn: lớp phủ nhựa epoxy.

Bạn có thể phủ nhựa epoxy lên các vật thể in 3D của mình sau khi chúng hoàn thành. Thao tác này sẽ thêm một lớp cứng vào bên ngoài bản in của bạn, đồng thời ẩn các đường lớp hình thành trong quá trình in. Tất nhiên, điều này nên được sử dụng cùng với các lời khuyên khác trong bài viết này, không phải để thay thế nó.

Làm cho bản in 3D mạnh hơn

Sức mạnh là một khía cạnh quan trọng khi làm bất cứ điều gì. Máy in 3D FDM có khả năng tạo ra các vật thể cực kỳ mạnh mẽ, nhưng chúng phải dựa vào người dùng để đạt được toàn bộ tiềm năng của chúng. Tóm lại, các kỹ thuật mà chúng tôi đề cập ở đây là một khởi đầu tuyệt vời cho bất kỳ ai muốn cải thiện độ bền của bản in 3D của họ, nhưng bạn cũng cần áp dụng sự sáng tạo của riêng mình cho vấn đề này để có được kết quả tốt nhất.