创想智造3D打印手板模型加工

标题: FDM工艺设计技巧 [打印本页]

作者: 激光力量    时间: 2017-4-11 16:34
标题: FDM工艺设计技巧
学习如何优化FDM打印模型设计,如悬臂梁、悬垂、针脚以及垂直孔等。

内容:
1.简介
2.桥接
3.垂直轴孔
4.悬垂
5.边角
6.销钉
7.高级设计
8.经验总结

1.简介

作为市场上最经济的3D打印技术,FDM工艺是快速和低成本原型的理想选择,可用于多种应用,也可以成为某些功能部件(如外壳)的理想解决方案。

跟所有打印工艺一样,FDM技术对打印的零件有很多的限制,本文旨在介绍这些限制并讨论如何在设计阶段规避这些限制以减少对打印质量的影响。

2.桥接

FDM中的桥接发生在当打印机需要在两个支撑或者不相连的实体之间进行打印时,突然出现的打印层就产生了桥接,将会导致材料下垂。桥接通常发生在水平通孔或中空零件的顶部。

降低桥接带来的打印影响可以通过减小桥接距离实现,但这取决于设计限制。避免材料下垂的另一方法是添加支撑,打印完成后支撑可以去除,但会在零件表面留下痕迹甚至损坏。

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FDM支撑去除之后表面粗糙

关键设计技巧:桥接距离小于5mm。

若零件需要比较光滑的表面,可以将零件分割成不同的部分进行打印,或者通过后处理手段进行处理。

作者: 激光力量    时间: 2017-4-17 08:49
3.垂直孔

FDM经常打印尺寸较小的垂直轴孔,其打印的过程以及直径减小的原因是:

1)当喷嘴打印垂直轴孔的周边时,新的打印层会压缩到过往的层上以提高粘合性。
2)来自喷嘴的压缩力将挤出的原型形状变成了宽而平坦的表面。
3)这增加了与已打印层的接触面积,而增加了挤出片段的宽度。
4)其结果是正在打印的孔直径会减小。

最终打印尺寸的大小取决于打印机、切片软件、原始孔的尺寸以及材料。通常,在切片时要考虑孔减小对精度的影响,通过测试打印来实现需要的精度。如果需要高精度孔,可能需要在打印之后进行钻孔。
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关键设计技巧:如果垂直轴孔的直径很关键,可以通过钻孔实现。

4.悬垂

悬垂问题是FDM最常见的打印质量问题之一。悬垂发生在打印层只有部分被下层支撑的情况,类似于桥接,构建层的下表面因为不充分的支撑而导致层间结合不足,产生凸起或卷曲。

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悬垂角度以5度为增量,最大角度为70度

实验发现,悬垂最大角度为45度时打印效果良好,在45度时,打印层由上一层的50%提供支撑以获得足够的粘附力和支撑。超过45度时,需要添加支撑防止新打印层凹陷。

FDM打印突出部分易出现的另一问题是翘曲,新打印层在突出端的边缘变得越来越薄,因为温度差而变形。

关键设计技巧:悬垂高于45度时须添加支撑以消除影响,对于需要较多支撑的表面需要进行后处理以获得优良的表面质量。


作者: 激光力量    时间: 2017-4-17 08:54
5.边角

由于FDM的喷嘴是圆形,所以打印零件的边角半径等于喷嘴的尺寸,这就意味着有些特征无法表现完美。

对于一些尖锐锋利的边角,打印的第一层尤为重要。如上面讨论的垂直孔,当喷嘴打印每一层时,材料将向下压缩提高粘附性。对于第一层,会出现如同“大象脚”的斑块,影响FDM零件的装配能力。
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FDM打印第一层经常出现的另一问题是容易发生翘曲。ABS比PLA的打印温度高,更易翘曲,随着后续几层打印完毕,前几层随之降温,这种温度差容易导致首层收缩脱离构建平台。

沿与构建平台接触的边缘添加倒角或增加半径可减少翘曲的发生,该方法也有助于打印完成后的移除。

关键设计技巧:如果FDM打印的零件需要组装或对总体尺寸要求严格,则在对首层与构建平台接触的边缘设计一45度倒角或增加半径。如果是用来测试的高精度零件,推荐使用SLA或Polyjet技术。

6.销钉

FDM经常打印销钉用来组装零件,因此了解其可准确打印的垂直销钉的尺寸很重要。

直径大于5mm的销钉在打印时既打印边缘又打印填充,从而提供足够的粘合力,直径小于5mm的销钉仅打印边缘而不打印填充,这就导致后续的打印与销钉之间产生不连续性而易于断裂。最糟糕的情况就是小的销钉因为新的打印层无法挤出足够的材料而无法打印。

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直径为25-5mm的销钉,最上部由于直径太小而无法打印

通常对打印机校准(最佳层厚、打印速度及喷嘴温度)之后可以降低打印销钉的失败率,在立销底部添加半径可增加强度,对于小于5mm的销钉最好使用现成的零件。

关键设计技巧:若在设计中包含了直径小于5mm的销钉,在底部添加圆角,如果功能重要,再设计中的销钉位置设计一个孔,以钻出正确的尺寸。






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