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PLA 原型设计指南

2021-12-23 阅读 1976

理解面向制造的设计(DFM)对于成功构建至关重要,即使在3D打印阶段也是如此。正确的设计搭配错误的3D打印材料将导致效果不佳。有几种3D打印材料可供选择,每种材料都采用独特的制作工艺,但PLA是一种常见的选择,因为PLA作为业余打印机的一种材料广受欢迎,且生产价格相对便宜。


以下是在设计要在PLA中打印的零件、使用PLA进行原型设计或确定PLA是否适合您的设计时应遵循的准则。


何时使用PLA


PLA(聚乳酸)是一种可生物降解的材料,由玉米淀粉制成,适用于简单几何零件的早期原型制作。它适用于快速表单检查,但在需要高分辨率打印时不应使用。PLA的熔化温度约为130华氏度,因此其在高温环境或机械功能中的使用受到限制。


PLA是两种常见的熔融沉积成型(FDM)印刷技术材料之一,另一种是ABS。两者的主要区别在于PLA使用刚性支撑系统,而ABS使用可溶性支撑系统。这意味着在PLA中打印时需要支撑的结构(如悬挑)将是刚性的,需要在打印后用手(通常用钳子)移除。这会导致表面粗糙,如果墙或特征太薄,通常会导致零件断裂。


PLA的DFM


如前所述,DFM也适用于3D打印阶段,尽管在机械加工或注射成型方面,DFM的强度和刚度远低于DFM。在从虚拟电视的精彩平台获得即时报价后点击“结帐”之前,请记住以下规则:


规则 1:45°设计


FDM打印可以自我支持,最大角度为45°。当角度超过45°后,PLA将添加刚性支撑,以防止打印时下垂。您可能希望避免这种情况,因为支撑材料不仅会增加成本,而且会在移除后产生粗糙的表面光洁度。




另外,重要的是要注意,对于PLA上的任何坡度或曲线,您应该期望在曲面上看到台阶。由于该材质的分辨率较低,因此无法捕捉渐变曲面。




规则 2:1.5 毫米的最小壁厚


在PLA中,壁厚至关重要,因为如果没有牢固的支撑层,低分辨率打印通常会失败。因此,速加建议至少1.5毫米,但最好更大。


此外,由于PLA使用熔化塑料然后逐层冷却的过程,因此始终存在翘曲的风险。为尽量减少翘曲的可能性,应支撑高墙或长墙,或采用带肋结构,以提供刚性。这也适用于柱或销。




规则 3:联锁零件的 0.4毫米偏移


任何联锁部件都需要偏移。你永远不想为一英寸的孔设计一英寸的销钉。特别是对于PLA,我们建议总偏移量为0.4毫米。对于圆柱体,四周的间隙为0.2毫米,或正方形每侧的间隙为0.2毫米。




规则 4:雕刻 > 浮雕


通常有必要给你的产品打上品牌或标签。虽然PLA并不擅长捕捉小细节,但有一个最佳实践可以满足这一需求——雕刻,而不是浮雕。主要原因是浮雕通常非常薄,这会导致在设计过程中支撑层较差。


对于浮雕,最好深入到0.2毫米左右的设计,并使用至少16磅的黑体字体,以确保标签清晰打印。


规则 5:黄铜嵌件 > 螺纹


对于低分辨率材质,螺纹设计从来都不是一个好主意,除非您有高螺距。在大多数情况下,使用加热黄铜插件会更好。由于PLA的熔化温度较低,一个简单的烙铁将有助于相对轻松地将插件滑入设计的通孔中。




主要要点


当您开始产品开发生命周期时,使用PLA进行原型设计是非常棒的,但是与任何制造过程一样,理解构建过程设计需求非常重要。虽然它可能是可用的3D打印材料中最便宜的选项,但如果选择它而不是更合适的选项,您可能会面临打印失败的风险,更重要的是,您可以从原型中吸取教训。另一方面,如果它确实适合您的需要,或者您为第一个原型设计了这些指导原则,那么在您转向更高质量的打印选项之前,它可以带来巨大的成本节约。

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