Vše, co potřebujete vědět o skořepinách při 3D tisku

Možná jednou z nejlákavějších věcí na 3D tisku pomocí technologie FDM je míra kontroly, kterou tato technologie uživateli nabízí. Nejenže si můžete svobodně vybrat, jaký materiál filamentu pro daný 3D model použijete, ale také si můžete model upravit podle svých potřeb. Jedním z aspektů 3D modelu, který můžete upravit, je „plášť“.

Zjednodušeně řečeno, plášť je stěna 3D tištěného objektu. Je podstatnou součástí návrhu a určuje mnoho vlastností finálního výtisku. Jakou tloušťku skořepiny je nejvhodnější použít a jaké faktory je třeba při výběru tloušťky skořepiny zohlednit?

Co jsou to skořepiny pro 3D tisk?

Nemusí to být hned zřejmé, ale většina objektů tištěných 3D technologií FDM je uvnitř většinou dutá. Jedná se o opatření, které šetří nákladný materiál filamentů a čas tisku, čímž se 3D tisk stává ekonomičtějším podnikem. Tento prostředek k úspoře času a nákladů však není omluvou pro vytváření 3D výtisků, které jsou příliš lehké a křehké pro jakoukoli funkční hodnotu.

Stěny 3D tištěného objektu, včetně jeho horní a spodní plochy, se souhrnně nazývají jeho plášť. Tloušťku skořepiny jakéhokoli 3D tiskového projektu lze snadno nastavit pomocí vhodného softwaru pro řezání. Ve většině případů bude tloušťka skořepiny nastavena na násobek průměru trysky.

Abychom si udělali ucelenější obrázek o faktorech, které určují pevnost a hustotu 3D tištěného objektu, bylo by spravedlivé probrat pojem skořepiny a výplně společně. Výplň je vzorek materiálu uvnitř skořepiny, který může být nastaven v rozmezí od 10 % do 100 %. Procento výplně i vzor lze nastavit pomocí softwaru slicer.

Výběr vhodné kombinace výplně a tloušťky skořepiny umožňuje dosáhnout různých hodnot pevnosti a hustoty jakéhokoli 3D tištěného objektu. Pevnost a hmotnost musí být v rovnováze s náklady na tisk a časem potřebným k dokončení jednoho projektu, zejména pokud je 3D tisk nabízen jako komerční služba.

Faktory, které je třeba zvážit při výběru tloušťky skořepiny

Výběr tloušťky skořepiny je kompromisem mezi několika různými faktory, takže neexistuje hodnota, která by byla univerzálně správná. Nejvhodnější tloušťka skořepiny je taková, která zohledňuje zamýšlené použití předmětu, který bude 3D tisknut, a další faktory, jako je ekonomika a doba realizace. Abychom vám pomohli určit nejvhodnější nastavení, pak zde uvádíme nejdůležitější aspekty, které je třeba vzít v úvahu:

Síla

Je zřejmé, že silnější skořepina zajistí silnější a robustnější výrobek. Pokud má váš výrobek odolávat velkému, trvalému nebo pravidelnému zatížení, pak by byla dobrá volba tloušťka pláště, která je trojnásobkem až čtyřnásobkem průměru trysky. Pevnost pláště bude hrát roli také v případě, že výrobek bude ukotven pomocí hřebíků nebo šroubů.

Stabilita horní a spodní vrstvy

Většina softwaru pro krájení nabízí možnost nastavení různé tloušťky pláště pro horní a spodní vrstvu. To platí pouze v případě, že model tisknete ve svislé poloze nebo v orientaci, ve které má být používán.

Tato možnost se nabízí, protože umožňuje navrhovat objekty se silnějšími základnami, které jsou více „těžké zespodu“ kvůli větší stabilitě. Rozdíl obvykle není tak velký – k získání těchto výhod stačí jeden nebo dva intervaly průměru trysky.

Spotřeba filamentu

Pokud hromadně vyrábíte model pomocí 3D tiskárny, pravděpodobně vám záleží na množství filamentu, které se vloží do každého výrobku. To je další oblast, kde přichází ke slovu optimální tloušťka pláště. Silnější plášť vytváří výrobek, který je pevnější a s pěknou výškou, ale také spotřebuje spoustu filamentu navíc.

Abychom to uvedli do kontextu, zvýšení tloušťky z jednoho na dva násobky průměru trysky již efektivně zdvojnásobuje množství filamentu, které jde do pláště 3D tištěného projektu. To může mít obrovské důsledky pro počet výtisků, které můžete z jedné cívky filamentu vytvořit.

Čas

V souvislosti s předchozím bodem je třeba říci, že tisk, který spotřebuje více filamentu, bude nutně trvat déle. Je to proto, že tryska se musí pro každou vrstvu několikrát pohybovat po obvodu modelu. V průběhu celého procesu tisku může jakákoli další tloušťka pláště prodloužit dobu tisku o více než hodinu.

Pro ty, kteří tisknou pouze jednorázové návrhy, není přidaná doba tisku pravděpodobně příliš významná. U velkoobjemových zakázek to však může být problematické. Pokud se snažíte optimalizovat tisk více kopií jednoho modelu, pak budete pravděpodobně muset upravit nastavení pláště i výplně, abyste zkrátili dobu tisku, aniž byste příliš ohrozili strukturální integritu.

Možnosti následného zpracování

Tisk zhotovený tiskárnou FDM bude mít přirozeně nepravidelný povrch. Jedná se o přirozené omezení této technologie. To znamená, že pokud chcete, aby vaše výtisky měly dokonale hladký a vyleštěný vzhled, bude nutné provést určité následné zpracování.

Vhodné techniky následného zpracování se u různých materiálů filamentů liší. Některá filamenta se dobře hodí k selektivnímu rozpouštění pomocí vhodného rozpouštědla, zatímco některá vyžadují staromódnější techniku s použitím smirkového papíru.

V každém případě bude výsledkem následného zpracování eroze materiálu na povrchu hotového výtisku. To je něco, co budete muset vzít v úvahu při návrhu, zejména u projektů, kde je důležitá pevnost a tvrdost. Silnější skořepina vám poskytne širší prostor pro broušení a leštění nerovností hotového výtisku, aniž by došlo k drastickému snížení jeho strukturální integrity.

Pravidla pro nastavení tloušťky skořepiny

Dnes používané softwarové platformy pro řezání umožňují upravit nastavení tloušťky skořepiny téměř bez námahy. To je velmi užitečné, pokud jste ještě ve fázi, kdy si hrajete s parametry tiskárny ve snaze dosáhnout co nejlepších výsledků. Zde je několik tipů, které vám pomohou začít:

Ujistěte se, že tloušťka pláště je násobkem průměru trysky

To by mělo být zřejmé, ale musíte se ujistit, že nastavení tloušťky pláště vašeho sliceru odpovídá průměru vaší trysky. To znamená, že tloušťka skořápky musí být násobkem průměru trysky.

Pominutí tohoto zásadního požadavku bude mít za následek skořápky, které budou mít mezi vrstvami dutiny. To samozřejmě znehodnotí veškeré konstrukční výhody, které by měla silnější skořepina poskytnout.

Pravidla pro hodnoty pro nízké, střední a vysoké zatížení

Určení přesných hodnot, které je třeba použít pro tloušťku skořepiny, může být zpočátku obtížné. Bude to chtít trochu pokusů a omylů, než dosáhnete výsledků, se kterými budete spokojeni. Abyste snížili počet nepovedených výtisků, můžete použít následující pravidla za předpokladu, že používáte trysku s otvorem o průměru 0,4 milimetru.

Pro většinu aplikací může dokonale stačit plášť o tloušťce 0,8 milimetru. To platí pro díly, u nichž se předpokládá, že vydrží nízké nebo střední zatížení a nepotřebují být ukotveny šroubem. Pokud se při tomto nastavení vyskytnou drobné nedostatky v pevnosti, pak by většinu problémů mělo vyřešit několik úprav výplně.

U dílů, které jsou určeny pro náročné použití nebo budou vystaveny vysokému zatížení, pak můžete jít až na 1,2 milimetru. Zvýšení pevnosti při této úpravě je poměrně výrazné. Poskytuje také větší plochu pro ukotvení pomocí šroubů nebo hřebíků.

Pokud 1,2milimetrový plášť stále nestačí, pak můžete zvážit přidání těžší výplně. Nastavení silnější skořepiny je samozřejmě vždy možností. Téměř všechny běžné aplikace 3D tisku však budou docela dobře fungovat s tloušťkou skořepiny mezi 0,8 a 1,2 milimetru.

Závěrečné myšlenky

3D tisk je vysoce přizpůsobivý výrobní proces, který umožňuje navrhovat modely s širokou škálou parametrů pevnosti, hmotnosti a pružnosti. Určení tloušťky pláště, pokud je pouze jedním z mnoha způsobů, jak můžete řídit fyzikální vlastnosti konečného výrobku. V tomto případě hraje tloušťka pláště zásadní roli při určování celkové pevnosti tištěného dílu, stejně jako jeho hmotnosti a hustoty. Přiřazení tloušťky pláště je poměrně jednoduchá záležitost