Alt du behøver at vide om skaller i 3D-print

Men en af de mest tiltalende ting ved 3D-print ved hjælp af FDM-teknologi er måske den grad af kontrol, som teknologien giver brugeren. Ikke alene har du frihed til at vælge hvilket filamentmateriale du vil bruge til en given 3D-model, men du kan også ændre modellen, så den passer til dine behov. Et aspekt af en 3D-model, som du kan ændre, er “skallen”.”

Simpelt sagt er skallen væggen i et 3D-printet objekt. De er en væsentlig del af designet og bestemmer mange af egenskaberne ved det endelige print. Hvad er den bedste skaltykkelse at bruge, og hvilke faktorer skal tages i betragtning ved valg af skaltykkelse?

Hvad er 3D-printskaller?

Det er måske ikke umiddelbart indlysende, men de fleste objekter, der 3D-printes i FDM, er for det meste hule indvendigt. Dette er en foranstaltning, der sparer på dyrt filamentmateriale og udskrivningstid og dermed gør 3D-printing til et mere økonomisk foretagende. Dette middel til at spare tid og omkostninger er dog ikke nogen undskyldning for at skabe 3D-udskrifter, der er for lette og spinkle til at have nogen funktionel værdi.

Væggene i et 3D-udskrevet objekt, herunder dets øverste og nederste overflader, kaldes samlet set for dets skal. Skaltykkelsen for ethvert 3D-printprojekt kan nemt indstilles ved hjælp af den relevante slicersoftware. I de fleste tilfælde vil skallens tykkelse blive indstillet til et multiplum af dysediameteren.

For at tegne et mere fuldstændigt billede af de faktorer, der bestemmer styrken og tætheden af et 3D-printet objekt, vil det være rimeligt at diskutere begreberne skaller og udfyldning sammen. Udfyldningen er mønsteret af materiale inde i skallen, som kan indstilles hvor som helst fra 10 % til 100 %. Både procentdelen af infill og mønsteret kan indstilles ved hjælp af slicersoftwaren.

Gennem valg af en passende kombination af infill og skaltykkelse kan der opnås en række forskellige styrke- og tæthedsværdier for ethvert 3D-printet objekt. Styrke og vægt skal afvejes mod omkostningerne ved udskrivning og den tid, det tager at færdiggøre et enkelt projekt, især hvis 3D-printning tilbydes som en kommerciel tjeneste.

Faktorer, der skal tages i betragtning ved valg af skaltykkelse

Valget af skaltykkelse er et kompromis mellem flere forskellige faktorer, således at der ikke findes nogen værdi, der er universelt korrekt. Den bedst egnede skaltykkelse er den, der tager hensyn til den påtænkte anvendelse af det objekt, der skal 3D-printes, og andre faktorer som f.eks. økonomi og gennemløbstid. For at hjælpe dig med at bestemme de mest hensigtsmæssige indstillinger, så er her de vigtigste aspekter at tage hensyn til:

Styrke

Et er klart, at en tykkere skal giver et stærkere og mere robust produkt. Hvis dit produkt skal kunne modstå tung, vedvarende eller regelmæssig belastning, vil en skaltykkelse på tre til fire gange dysediameteren være en god mulighed. Styrkelsen af skallen vil også spille ind, hvis produktet skal forankres ved hjælp af søm eller skruer.

Stabilitet af det øverste og nederste lag

De fleste slicersoftware vil give mulighed for at indstille en anden skaltykkelse for det øverste og nederste lag. Dette gælder kun, hvis du udskriver modellen på en oprejst måde eller i den retning, hvor den skal bruges.

Denne mulighed tilbydes, da den giver mulighed for at designe objekter med stærkere baser, der er mere “bundtunge” for at give ekstra stabilitet. Forskellen er normalt ikke så stor – et eller to intervaller af dysediameteren er nok til at opnå disse fordele.

Filamentforbrug

Hvis du masseproducerer en model ved hjælp af en 3D-printer, er mængden af filament, der indgår i hvert produkt, noget, der sandsynligvis er vigtigt for dig. Dette er et andet område, hvor den optimale skaltykkelse kommer ind i billedet. En tykkere skal skaber et produkt, der er stærkere og med en god vægt, men som også forbruger en masse ekstra filament.

For at sætte dette i kontekst, skal man gå op fra en tykkelse på en til to gange dysediameteren, hvilket effektivt allerede fordobler den mængde filament, der går ind i skallen på et 3D-printet projekt. Dette kan have store konsekvenser for antallet af prints, som du kan lave ud af en enkelt filamentspole.

Tid

I forhold til det foregående punkt vil et print, der bruger mere filament, nødvendigvis tage længere tid at færdiggøre. Det skyldes, at dysen skal bevæge sig langs modellens omkreds flere gange for hvert lag. Over hele udskrivningsprocessen kan enhver ekstra tykkelse af skallen øge udskrivningstiden med mere end en time.

For dem, der kun udskriver engangsdesigns, er den ekstra udskrivningstid sandsynligvis ikke særlig betydningsfuld. Dette kan dog være problematisk for ordrer i store mængder. Hvis du ønsker at optimere udskrivningen af flere kopier af en enkelt model, skal du sandsynligvis justere både skal- og fyldningsindstillingerne for at forkorte udskrivningstiden uden at gå for meget på kompromis med den strukturelle integritet.

Muligheder for efterbehandling

Et print, der er lavet af en FDM-printer, vil naturligt komme ud med en uregelmæssig overflade. Dette er en iboende begrænsning ved denne teknologi. Det betyder, at det vil være nødvendigt med en vis efterbehandling, hvis du ønsker, at dine prints skal have et perfekt glat og poleret udseende.

Lige efterbehandlingsteknikker vil variere på tværs af forskellige filamentmaterialer. Nogle filamenter egner sig godt til selektiv opløsning ved hjælp af et passende opløsningsmiddel, mens andre kræver en mere gammeldags teknik med sandpapir.

Under alle omstændigheder vil efterbehandlingen resultere i en erosion af materialet på overfladen af det færdige print. Dette er noget, du skal tage højde for i designet, især for projekter, hvor styrke og hårdhed er vigtige. En tykkere skal vil give dig et større spillerum til slibning og polering af uregelmæssigheder i det færdige print uden at forårsage et drastisk fald i dets strukturelle integritet.

Tommelfingerregler for indstilling af skaltykkelse

De slicer-softwareplatforme, der anvendes i dag, gør arbejdet med at justere indstillingerne for skaltykkelse næsten ubesværet. Det er meget nyttigt, hvis du stadig befinder dig på det stadie, hvor du leger med printerens parametre for at forsøge at opnå de bedste resultater. Her er nogle tips til at komme i gang:

Sørg for, at skaltykkelsen er et multiplum af dysediameteren

Dette burde være indlysende, men du skal sørge for, at dine slicerindstillinger for skaltykkelsen svarer til diameteren på din dyse. Det betyder, at skallens tykkelse skal være et multiplum af dysediameteren.

Mangler du dette afgørende krav, vil du få skaller, der har hulrum mellem lagene. Dette vil naturligvis ugyldiggøre alle strukturelle fordele, som en tykkere skal burde have kunnet give.

Tommelfingerregler for lav, moderat og høj belastning

Det kan i begyndelsen være vanskeligt at bestemme de nøjagtige værdier, der skal anvendes til skaltykkelse. Det vil kræve en smule afprøvning og fejl, før du kan få resultater, som du er tilfreds med. For at hjælpe med at mindske dine mislykkede udskrifter kan du bruge følgende tommelfingerregelværdier, idet du antager, at du bruger en dyse med en åbning med en diameter på 0,4 millimeter.

For de fleste anvendelser kan en skal, der er 0,8 millimeter tyk, sagtens være tilstrækkelig. Dette gælder for dele, der forventes at kunne modstå en lav eller moderat belastning og ikke behøver at blive forankret med en skrue. Hvis der er mindre styrkemangler ved denne indstilling, bør et par justeringer af fyldningen løse de fleste problemer.

For dele, der er beregnet til kraftig brug eller vil opleve store belastninger, kan du gå op til 1,2 millimeter. Stigningen i styrke med denne justering er ganske betydelig. Det giver også en større overflade til forankring ved hjælp af skruer eller søm.

Hvis en skal på 1,2 millimeter stadig ikke rækker, kan du overveje at tilføje en tungere fyldning. At sætte en tykkere skal er naturligvis altid en mulighed. Næsten alle normale anvendelser af 3D-printing vil dog fungere ganske fint med en skaltykkelse på mellem 0,8 og 1,2 millimeter.

Sluttanker

3D-printing er en fremstillingsproces, der i høj grad kan tilpasses, og som giver dig mulighed for at designe modeller med en lang række parametre for styrke, vægt og fleksibilitet. Fastsættelse af skaltykkelsen er kun en af de mange måder, hvorpå du kan styre det endelige produkts fysiske egenskaber. I dette tilfælde spiller skaltykkelsen en afgørende rolle for den samlede styrke af den trykte del samt dens vægt og densitet. Tildeling af skaltykkelse er en ret enkel sag