3D-Drucker verwandeln digitale 3D-Designs direkt in reale physische Dinge. Dies ist ein bedeutender Zwischenschritt für die Industrie, sogar für Endprodukte für den Heimgebrauch. Der Endverbraucher von Alltagsprodukten für den Haushalt wird schließlich direkte Erfahrung mit der Herstellung dieser Produkte sammeln, da 3D-Drucker weithin verfügbar und erschwinglich sind. Zu Beginn hat jeder auf der Welt kostenlosen Zugang zum 3D-Design physischer Dinge. Anschließend kann der Benutzer diese Designs direkt mit seinem erschwinglichen 3D-Drucker zu Hause ausdrucken. Es ist einfach, oder? Aber so einfach und leicht ist es nicht, der Benutzer muss immer noch mit Druckeinstellungen, Designmöglichkeiten, Materialien und allen am Prozess beteiligten Komponenten herumspielen.
Da im Internet so viele 3D-Modelle verfügbar sind, wollen wir uns mit technischen 3D-Modellen befassen. Diese 3D-Modelle werden typischerweise in der Industrie verwendet, beispielsweise für Zahnräder, Halterungen, Gehäuse und vieles mehr. Benutzer erwarten also grundsätzlich, dass das 3D-Druckergebnis so robust, haltbar und langlebig wie möglich ist.
Hier sind alle notwendigen Punkte zur Vorbereitung eines technischen 3D-Modells für den 3D-Druckprozess:
Material
Beim 3D-Druck für technische Teile wird häufig ABS-Filament verwendet, da es sehr langlebig ist und eine etwas höhere Temperaturbeständigkeit aufweist. Der Nachteil ist jedoch, dass ABS nicht einfach zu 3D-drucken ist, insbesondere bei kostengünstigen 3D-Druckern mit offenem Rahmen. ABS benötigt einen geschlossenen 3D-Drucker, eine stabile Druckeinstellung bei über 240 °C und erzeugt während des Druckvorgangs giftige Dämpfe. Das andere gängige Material ist PLA, das einfach zu drucken ist, sich aber bei Temperaturen von 60 °C leicht verformen kann. PLA ist für technische Teile ziemlich starr, aber für den Langzeitgebrauch ist PLA kein gutes Material. Feuchtigkeit und Temperatur können PLA in sehr kurzer Zeit beeinträchtigen. Mit PLA gedruckte Teile halten höchstens 1–2 Jahre. Daher nur für kurzfristige temporäre Ersatzteile geeignet.
PETG gilt als Mittellösung zwischen ABS und PLA, da es im Vergleich zu PLA gute mechanische Eigenschaften und eine höhere Temperaturbeständigkeit aufweist. Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil ist, dass PETG auch UV-beständig ist. Es gibt ein weiteres Material: ASA-Filament (Acrylnitril-Styrol-Acrylat), das wetterbeständig und UV-beständig ist. SUNLU Filament bietet dieses ASA-Filament zu einem vernünftigen Preis für die Anwendung technischer Druckteile an.
Es gibt auch einige Filamentmodifikationen mit gehackter Kohlefaser oder Glasfaser, Nylon, Polypropylen, ULTEM PEEK oder PEKK, die für industrielle Anwendungen verwendet werden. Diese Filamente erfordern einen 3D-Drucker in Industriequalität mit einer Düse für sehr hohe Temperaturen und speziellen Spezifikationen.
Bevorzugtes Material: ABS für geschlossene 3D-Drucker oder PETG für 3D-Drucker mit offenem Rahmen
Genauigkeit der Abmessungen von 3D-Modellen
Maßgenauigkeit ist der wichtigste Punkt beim technischen Drucken, da das 3D-Druckergebnis dem 3D-Zeichnungsdesign sehr genau entsprechen muss. Ja, absolute Präzision ist bei der physischen Modellierung sehr schwer zu erreichen. In diesem Fall ist eine Messung des Modells erforderlich, und dies beginnt mit dem 3D-Modell. Die meisten Benutzer, die keine Designer sind, laden das 3D-Modell normalerweise vom 3D Marketplace herunter und benötigen detaillierte Messungen des Modells, bevor sie mit dem Drucken beginnen, um sicherzustellen, dass es die richtige Größe hat. Einige beliebte Slicer-Software wie Cura haben die Messwerkzeuge bereits in ihrem Softwarepaket enthalten – Benutzer können Plug-ins für Messwerkzeuge herunterladen, oder PrusaSlicer bietet diese praktische Messung bereits in einer aktuellen Version (2.6).
Der Benutzer muss außerdem sicherstellen, dass die Teile innerhalb des Düsendurchmessers liegen, da manche Designs einfach zu dünn sind und nicht ausgedruckt werden können.
3D-Druck Richtige Einstellung
Die 3D-Druckeinstellung bestimmt, wie starr die technischen Teile sein sollen, die der Benutzer drucken möchte. Dies sind einige Punkte, die beim Drucken von Teilen berücksichtigt werden sollten:
- Wandumfang: Eine dickere Wand ist vorzuziehen, da die Standardeinstellung 2 Umfang ist. Für 3D-gedruckte Teile ist ein Wandumfang von 3-5 gut geeignet und bestätigt, dass der Druck länger dauert
- Anzahl der oberen und unteren Schichten: Die meisten Benutzer ändern dies nie, da der Druckvorgang dadurch viel länger dauert, dies jedoch zum Herstellen fester und starrer Teile erforderlich ist. Die standardmäßigen oberen 4 und unteren 3 reichen nicht aus. Das Hinzufügen von 2-3 weiteren Schichten ist viel besser.
- Füllung: Ist eine Füllung von 100 % notwendig? In der Praxis sind 60 % Füllung beim 3D-Druck mehr als ausreichend. 3D-Füllmuster wie kubisch oder gyroid verleihen 3D-gedruckten Teilen mehr Festigkeit. Wenn sich ein Benutzer jedoch für 100 % entscheidet, sollte er diesen Ratschlag auf 98 % setzen, da bei der Einstellung von 100 % das Material zu stark extrudiert wird und das Druckergebnis beschädigt werden kann. Verwenden Sie ein geradliniges oder gitterförmiges Füllmuster.
- Unterstützung, Überhang und Überbrückung:
Wenn Benutzer technische Designs drucken, ist das einzigartige Modell des Teils die größte Herausforderung. Einige Modelle erfordern interne Unterstützung innerhalb des Modells. Wenn der Benutzer also Unterstützung anwendet, kann diese nach dem Drucken nicht mehr entfernt werden.
Ändern der Unterstützung in Cura Slicer mithilfe von Support-Blocker-Tools. Manuelle Änderungen, die Einstellung des Überhanggrads und die Überbrückungsfähigkeit der Maschine sind wichtige Punkte für einen fehlerfreien und reibungslosen Druck.
Bevor Sie den Druckvorgang starten, überprüfen Sie einfach mit der Druckvorschau der Slicer-Software, ob alles in Ordnung ist.
Druckvorgang Drehposition
Die Bewegung (XY-Achse) und Extrusion beim FDM-3D-Druckprozess erzeugen irgendwie unterschiedliche Ergebnisse, da die Bewegung auf dem Algorithmuspfad des Slicers basiert. Unterschiedliche Slicer-Software bewegt die Düse mit unterschiedlichen Pfaden. Das Drehen des 3D-Modells auf einem Druckbereich führt also zu unterschiedlichen Ergebnissen hinsichtlich Stärke und Eigenschaften des gedruckten 3D-Modells.
Wie jeder weiß, sind die Schwachstellen des 3D-gedruckten Teils dünne Wände und Zwischenschichten, die leicht brechen können. Das Drehen des 3D-Modells in die richtige Position führt zu einer besseren mechanischen Festigkeit. Der Druck mehrerer Teile in einem Prozess kann auch zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, da der Bewegungspfad anders ist als bei einem Druckprozess für nur ein Teil.
Beispiel: Der Zylinder für das Achsstangenteil kann in zwei Positionen gedruckt werden. Der vertikale Druck ergibt einen glatten, runden Zylinder, der entlang der gedruckten Schicht jedoch schwach ist. Der horizontale Druck ändert die Zylinderform, ist jedoch stärker, da die Schichtlinien entlang der Länge des Achsteils gedruckt werden. Die Form ist jedoch nicht mehr vollständig rund, da sie auf einem flachen Bett liegen muss.
Abschluss
Die Erfolgsquote beim Drucken mechanischer Teile ist im Vergleich zum Kunstmodell praktisch hoch, da es sich bei den meisten Modellen um einfache Modelle handelt. Das Hauptanliegen ist jedoch die Maßgenauigkeit des Druckergebnisses. Denken Sie daran, dass jeder einzelne 3D-Drucker eine andere Genauigkeit aufweist, selbst wenn es sich um dieselbe Marke und denselben Typ handelt. Bereiten Sie einfach Standardmaße wie einen digitalen Messschieber als Hilfsmittel vor, auch wenn Sie einen 3D-Drucker nur als Hobby verwenden.
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