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3D 打印的关键设计考虑因素

2021-11-25 阅读 1390

不同的3D打印过程具有不同的功能和不同的设计限制。在本文中,我们将讨论适用于所有3D打印过程的关键设计注意事项。


我们假设您已经掌握了一些有关3D设计和建模的知识。用于创建3D模型的特定设计软件并不重要。如果您对3D建模完全陌生,那么有许多优秀的软件可以向初学者介绍3D设计,这些软件还提供了一系列强大的视频教程,帮助您了解基础知识。


数字与物理


设计3D打印时要记住的最重要的一点是,您的数字设计将成为一个物理对象。在数字设计环境中,没有物理定律可以遵循,比如重力。


任何东西都可以在数字画布上以3D“绘制”,但并非所有东西都可以3D打印。


每个3D打印过程都有其自身的局限性。以下是适用于所有这些项目的最重要的设计注意事项,您应该记住:


3D 打印的总体设计考虑


悬垂


所有3D打印过程逐层构建零件。材料不能沉积在稀薄的空气中,所以每一层都必须打印在一些下划线材料上。


悬垂是模型中部分受下面图层支撑或根本不受支撑的区域。在不需要支撑材料的情况下,每台打印机可以产生的角度都有限制。例如,对于FDM和SLA,该角度约为45°。


上图显示增加角度对FDM打印的垂悬质量的影响


限制模型的悬垂是一个很好的做法,因为打印在支架上的层通常具有更粗糙的表面光洁度。


壁厚


设计3D打印零件时,要记住的第二件事是壁厚。每个3D打印过程都可以精确地生成薄到某一点的特征。


例如,假设你是一名工程师,以设计悬挂式滑翔机为生。你想出了一个伟大的新设计,您决定将其缩小以进行3D打印以进行测试。3D建模程序允许您对机翼的帆布进行建模,但在尝试3D打印时会遇到问题,因为其厚度非常小。


作为一个好习惯,始请终为您的模型增加厚度。厚度大于0.8毫米的墙壁可以通过所有工艺成功打印。


翘曲


在设计3D模型时,经常容易忽略的一点是,3D打印所用的材料会发生物理变化:它们被熔化、烧结或用激光扫描并固化。材料的加热和冷却会导致零件在打印时变形。


大而平的表面特别容易翘曲。翘曲通常可以通过使用正确的机器校准,在零件与印刷床之间具有足够的表面附着力来避免。一个好的做法是避免使用大平面,并将圆角添加到3D模型中。


200微米的褐色ABS显示左下角翘曲


细节程度


创建具有复杂细节的3D模型时,请务必记住每个三维打印过程可以生成的最小特征尺寸。最低细节级别与每个3D打印过程的功能和机制以及选定的层高度有关。


使用的工艺和材料将对打印速度和成本产生影响,因此确定较小的细节是否对模型至关重要是一项重要的设计决策。


使用 200 微米 FDM、100 微米 FDM、SLA 和材料喷射(从左到右)打印


经验法则:


1. 尽可能使用小于45°的角度避免设计中的悬垂。


2. 为您的模型添加至少0.8毫米的壁厚。


3. 避免大平面,并使用圆角以避免翘曲。


4. 确定模型所需的最低详细程度,并相应地选择3D打印过程。

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