Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää kuorista 3D-tulostuksessa

Ehkä yksi houkuttelevimmista asioista 3D-tulostuksessa FDM-tekniikalla on tekniikan käyttäjälle tarjoama hallinta. Sen lisäksi, että sinulla on vapaus valita, mitä filamenttimateriaalia käytät johonkin tiettyyn 3D-malliin, voit myös muokata mallia omien tarpeidesi mukaan. Yksi 3D-mallin osa-alue, jota voit muokata, on ”kuori”.

Yksinkertaisesti sanottuna kuori on 3D-tulostetun esineen seinämä. Ne ovat olennainen osa mallia ja määrittävät monia lopullisen tulosteen ominaisuuksia. Mikä on paras kuoren paksuus ja mitä tekijöitä on otettava huomioon kuoren paksuutta valittaessa?

Mitä ovat 3D-tulostuksen kuoret?

Ei ehkä ole heti selvää, mutta useimmat FDM:llä 3D-tulostetut esineet ovat sisältä suurimmaksi osaksi onttoja. Tämä on toimenpide, joka säästää kalliita filamenttimateriaaleja ja tulostusaikaa, mikä tekee 3D-tulostuksesta taloudellisemman yrityksen. Tämä keino säästää aikaa ja kustannuksia ei kuitenkaan ole tekosyy luoda 3D-tulosteita, jotka ovat liian kevyitä ja hauraita, jotta niillä olisi mitään toiminnallista arvoa.

3D-tulostetun esineen seinämiä, mukaan lukien sen ylä- ja alapinnat, kutsutaan yhteisesti sen kuoreksi. Minkä tahansa 3D-tulostusprojektin kuoren paksuus voidaan helposti asettaa käyttämällä sopivaa viipalointiohjelmistoa. Useimmissa tapauksissa kuoren paksuus asetetaan moninkertaiseksi suuttimen halkaisijaan nähden.

Jotta 3D-tulostetun esineen lujuuden ja tiheyden määrittävistä tekijöistä saataisiin kokonaisvaltaisempi kuva, olisi kohtuullista keskustella kuoren ja täytteen käsitteestä yhdessä. Täyteaine on kuoren sisällä oleva materiaalikuvio, joka voidaan asettaa missä tahansa 10 prosentista 100 prosenttiin. Sekä täytteen prosenttiosuus että kuvio voidaan asettaa slicer-ohjelmiston avulla.

Valitsemalla sopiva täytteen ja kuoren paksuuden yhdistelmä voidaan saavuttaa erilaisia lujuus- ja tiheysarvoja mihin tahansa 3D-tulostettuun esineeseen. Lujuus ja paino on tasapainotettava tulostuskustannusten ja yksittäisen projektin valmistumiseen kuluvan ajan kanssa, varsinkin jos 3D-tulostusta tarjotaan kaupallisena palveluna.

Tekijät, jotka on otettava huomioon kuoren paksuuden valinnassa

Kuoren paksuuden valinta on kompromissi useiden eri tekijöiden välillä, joten mitään yleispätevää arvoa ei ole olemassa. Sopivin kuoren paksuus on sellainen, jossa otetaan huomioon 3D-tulostettavan esineen käyttötarkoitus ja muut tekijät, kuten taloudellisuus ja läpimenoaika. Jotta voisit määrittää sopivimmat asetukset, niin tässä ovat tärkeimmät huomioon otettavat seikat:

Lujuus

On selvää, että paksumpi kuori tekee tuotteesta vahvemman ja kestävämmän. Jos tuotteesi on tarkoitettu kestämään raskasta, jatkuvaa tai säännöllistä kuormitusta, kuoren paksuus kolme-neljä kertaa suuttimen halkaisija olisi hyvä vaihtoehto. Kuoren vahvuus tulee kyseeseen myös, jos tuote ankkuroidaan nauloilla tai ruuveilla.

Päällimmäisen ja alimman kerroksen kestävyys

Useimmissa viipalointiohjelmistoissa on mahdollisuus asettaa eri kuoren paksuus päällimmäiselle ja alimmaiselle kerrokselle. Tätä sovelletaan vain, jos malli tulostetaan pystyasennossa tai siinä asennossa, jossa se on tarkoitettu käytettäväksi.

Tämä vaihtoehto tarjotaan, koska se mahdollistaa sellaisten kohteiden suunnittelun, joissa on vahvemmat pohjat, jotka ovat ”pohjapainotteisempia” vakauden lisäämiseksi. Ero ei yleensä ole kovin suuri – yksi tai kaksi suuttimen halkaisijan väliä riittää näiden etujen saamiseksi.

Filamentin kulutus

Jos tuotat mallia massatuotantona 3D-tulostimella, kuhunkin tuotteeseen menevän filamentin määrä on sinulle todennäköisesti tärkeä asia. Tämä on toinen alue, jossa optimaalinen kuoren paksuus tulee kyseeseen. Paksumpi kuori luo tuotteen, joka on vahvempi ja jolla on mukavan kova paino, mutta joka myös kuluttaa paljon ylimääräistä filamenttia.

Voidaksesi asettaa tämän asiayhteyteen, siirtyminen yhdestä suuttimen läpimitan moninkertaisesta paksuudesta kahteen moninkertaiseen suuttimen läpimitan paksuuteen käytännössä jo kaksinkertaistaa 3D-tulostetun projektin kuoreen menevän filamentin määrän. Tällä voi olla valtavia vaikutuksia tulosteiden määrään, joita voit tehdä yhdellä filamenttikelalla.

Aika

Viitaten edelliseen kohtaan, tulostus, joka kuluttaa enemmän filamenttia, vie väistämättä pidemmän ajan valmistua. Tämä johtuu siitä, että suuttimen on liikuttava mallin kehää pitkin useita kertoja jokaista kerrosta kohti. Koko tulostusprosessin aikana mikä tahansa kuoren lisäpaksuus voi lisätä tulostusaikaa yli tunnilla.

Jos tulostat vain kertaluonteisia malleja, lisätulostusaika ei todennäköisesti ole kovin merkittävä. Tämä voi kuitenkin olla ongelmallista suuren volyymin tilauksissa. Jos haluat optimoida yhden mallin useiden kopioiden tulostuksen, joudut todennäköisesti hienosäätämään sekä kuori- että täyttöasetuksia, jotta tulostusaika lyhenee ilman, että rakenteellisesta eheydestä tingitään liikaa.

Jälkikäsittelyvaihtoehdot

FDM-tulostimella tehdystä tulosteesta tulee luonnollisesti epäsäännöllinen pinta. Tämä on tekniikan luontainen rajoitus. Tämä tarkoittaa, että jonkinlainen jälkikäsittely on tarpeen, jos haluat tulosteistasi täysin sileän ja kiillotetun näköisiä.

Sopivat jälkikäsittelytekniikat vaihtelevat eri filamenttimateriaalien välillä. Jotkin filamentit soveltuvat hyvin valikoivaan liuottamiseen sopivalla liuottimella, kun taas jotkin vaativat vanhanaikaisempaa tekniikkaa hiekkapaperin avulla.

Joka tapauksessa jälkikäsittely johtaa materiaalin kulumiseen valmiin tulosteen pinnalla. Tämä on otettava huomioon suunnittelussa, erityisesti projekteissa, joissa lujuus ja kovuus ovat tärkeitä. Paksumpi kuori antaa sinulle laajemman liikkumavaran valmiin tulosteen epäsäännöllisyyksien hiontaan ja kiillotukseen ilman, että sen rakenteellinen kestävyys heikkenee jyrkästi.

Nyrkkisääntöjä kuoren paksuuden asettamiseen

Nykyaikana käytettävät slicer-ohjelmistoalustat tekevät kuoren paksuusasetusten säätämisestä lähes vaivatonta. Tämä on erittäin hyödyllistä, jos olet vielä vaiheessa, jossa leikitellään tulostimen parametreilla parhaan tuloksen saavuttamiseksi. Seuraavassa on muutamia vinkkejä, joiden avulla pääset alkuun:

Varmista, että kuoren paksuus on moninkertainen suuttimen halkaisijaan nähden

Tämän pitäisi olla itsestään selvää, mutta sinun on varmistettava, että kuoren paksuutta koskevat viipalointiohjelmasi asetukset vastaavat suuttimesi halkaisijaa. Tämä tarkoittaa, että kuoren paksuuden on oltava suuttimen halkaisijan kerrannainen.

Tämän ratkaisevan vaatimuksen laiminlyönti johtaa kuoriin, joissa kerrosten välissä on onkaloita. Tämä luonnollisesti mitätöi kaikki rakenteelliset edut, joita paksumman kuoren olisi pitänyt tarjota.

Nyrkkisääntöarvot matalalle, kohtalaiselle ja korkealle kuormitukselle

Kuoren paksuuden tarkkojen arvojen määrittäminen voi aluksi olla vaikeaa. Tarvitaan hieman kokeilua ja erehdystä, ennen kuin saat tuloksia, joihin olet tyytyväinen. Voit vähentää epäonnistuneita tulosteita käyttämällä seuraavia nyrkkisääntöarvoja olettaen, että käytät suutinta, jonka halkaisijan aukko on 0,4 millimetriä.

Useimpiin sovelluksiin 0,8 millimetrin paksuinen kuori voi olla täysin riittävä. Tämä koskee osia, joiden odotetaan kestävän pientä tai kohtalaista kuormitusta ja joita ei tarvitse ankkuroida ruuvilla. Jos tällä asetuksella on vähäisiä lujuuspuutteita, muutamalla täytteen hienosäädöllä pitäisi ratkaista useimmat ongelmat.

Koskee osia, jotka on tarkoitettu kovaan käyttöön tai joihin kohdistuu suuria kuormituksia, niin voit mennä jopa 1,2 millimetriin. Lujuuden lisäys tällä säädöllä on melko merkittävä. Se tarjoaa myös suuremman pinnan ankkurointia varten ruuveilla tai nauloilla.

Jos 1,2 millimetrin kuori ei vieläkään riitä, voit harkita raskaamman täytteen lisäämistä. Paksumman kuoren asettaminen on tietenkin aina vaihtoehto. Lähes kaikki 3D-tulostuksen normaalit sovellukset toimivat kuitenkin varsin hyvin 0,8-1,2 millimetrin kuoren paksuudella.

Loppuajatuksia

3D-tulostus on erittäin muokattavissa oleva valmistusprosessi, jonka avulla voit suunnitella malleja, joiden lujuus-, paino- ja joustavuusparametrit vaihtelevat laajasti. Kuoren paksuuden määrittäminen on vain yksi monista tavoista, joilla voit hallita lopputuotteen fyysisiä ominaisuuksia. Tässä tapauksessa kuoren paksuudella on ratkaiseva merkitys tulostetun osan kokonaislujuuden sekä painon ja tiheyden määrittämisessä. Kuoren paksuuden määrittäminen on melko yksinkertainen asia