Alles wat u moet weten over schelpen bij 3D-printen

Een van de meest aantrekkelijke dingen aan 3D-printen met FDM-technologie is misschien wel de mate van controle die de technologie biedt aan de gebruiker. U hebt niet alleen de vrijheid om te kiezen welk filamentmateriaal u voor een bepaald 3D-model wilt gebruiken, maar u kunt het model ook aanpassen aan uw behoeften. Een aspect van een 3D model dat u kunt aanpassen is de “shell.”

Vereenvoudig gezegd, de shell is de wand van een 3D geprint object. Ze zijn een essentieel onderdeel van het ontwerp en bepalen veel van de kenmerken van de uiteindelijke afdruk. Wat is de beste schaaldikte om te gebruiken en met welke factoren moet rekening worden gehouden bij het selecteren van een schaaldikte?

Wat zijn 3D-printschalen?

Het is misschien niet meteen duidelijk, maar de meeste voorwerpen die 3D-geprint worden in FDM zijn meestal hol van binnen. Dit is een maatregel die kostbaar filamentmateriaal en printtijd bespaart, waardoor het 3D-printen een economischer onderneming wordt. Echter, dit middel om tijd en kosten te besparen is geen excuus om 3D prints te maken die te licht en te dun zijn voor enige functionele waarde.

De wanden van een 3D geprint object, inclusief het boven- en onderoppervlak, staan gezamenlijk bekend als de schaal. De dikte van de schaal van elk 3D-printproject kan eenvoudig worden ingesteld met behulp van de juiste slicersoftware. In de meeste gevallen zal de schaaldikte worden ingesteld op een veelvoud van de nozzle-diameter.

Om een completer beeld te schetsen van de factoren die de sterkte en dichtheid van een 3D-geprint object bepalen, zou het eerlijk zijn om het concept van schelpen en infill samen te bespreken. De vulling is het patroon van materiaal binnenin de schaal, dat kan worden ingesteld tussen 10% en 100%. Zowel het percentage van de vulling als het patroon kunnen worden ingesteld met behulp van de slicer software.

Door het selecteren van een geschikte combinatie van vulling en schaaldikte, kan een verscheidenheid van sterkte en dichtheidswaarden worden bereikt voor elk 3D-geprint object. Sterkte en gewicht moeten worden afgewogen tegen de kosten van het printen en de tijd die het kost om een enkel project te voltooien, vooral als 3D-printen wordt aangeboden als een commerciële dienst.

Factoren om te overwegen bij het selecteren van de dikte van de schaal

De selectie van de dikte van de schaal is een compromis tussen verschillende factoren, zodat er geen waarde is die universeel correct is. De meest geschikte dikte van de omhulling is er een die rekening houdt met het beoogde gebruik van het object dat zal worden 3D-geprint en andere factoren zoals economie en doorlooptijd. Om u te helpen bij het bepalen van de meest geschikte instellingen, dan zijn hier de belangrijkste aspecten om rekening mee te houden:

Sterkte

Het spreekt voor zich dat een dikkere schaal voor een sterker en robuuster product zal zorgen. Als uw product bedoeld is om zware, aanhoudende, of regelmatige lading te weerstaan, dan zou een shell dikte drie tot vier keer de nozzle diameter een goede optie zijn. De sterkte van de omhulling speelt ook een rol als het product wordt verankerd met spijkers of schroeven.

Stabiliteit van de boven- en onderlaag

De meeste slicersoftware biedt de mogelijkheid om een verschillende dikte van de omhulling in te stellen voor de boven- en onderlaag. Dit is alleen van toepassing als u het model rechtop afdrukt, of in de oriëntatie waarin het bedoeld is om te worden gebruikt.

Deze optie wordt aangeboden omdat het de mogelijkheid biedt om objecten te ontwerpen met sterkere bases die meer “bodem zwaar” zijn voor extra stabiliteit. Het verschil is meestal niet zo groot – een of twee intervallen van de nozzle-diameter is genoeg om deze voordelen te behalen.

Filamentverbruik

Als u een model in massa produceert met een 3D-printer, is de hoeveelheid filament die in elk product gaat waarschijnlijk iets dat voor u van belang is. Dit is een ander gebied waar de optimale dikte van het omhulsel een rol speelt. Een dikker omhulsel creëert een product dat sterker is en een mooi gewicht heeft, maar ook veel extra filament verbruikt.

Om dit in de juiste context te plaatsen, door van een dikte van één naar twee veelvouden van de nozzle-diameter te gaan, wordt de hoeveelheid filament die in het omhulsel van een 3D-geprint project gaat, effectief al verdubbeld. Dit kan enorme gevolgen hebben voor het aantal prints dat u uit een enkele filamentspoel kunt maken.

Tijd

Gerelateerd aan het vorige item, zal een print die meer filament verbruikt noodzakelijkerwijs een langere tijd duren om te voltooien. Dit komt omdat het mondstuk meerdere malen langs de omtrek van het model moet bewegen voor elke laag. Over het hele printproces kan elke extra dikte van het omhulsel de printtijd met meer dan een uur verhogen.

Voor degenen die alleen eenmalige ontwerpen printen, is de extra printtijd waarschijnlijk niet erg significant. Dit kan echter problematisch zijn voor grote orders. Als u op zoek bent naar het optimaliseren van het afdrukken van meerdere exemplaren van een enkel model, dan zult u waarschijnlijk moeten tweaken zowel shell en infill instellingen om de printtijd te verkorten zonder al te veel afbreuk te doen aan de structurele integriteit.

Post-processing opties

Een afdruk gemaakt door een FDM-printer zal natuurlijk komen met een onregelmatig oppervlak. Dit is een inherente beperking van de technologie. Dit betekent dat enige nabewerking nodig zal zijn als u wilt dat uw prints er perfect glad en gepolijst uitzien.

Geschikte nabewerkingstechnieken zullen variëren tussen verschillende filamentmaterialen. Sommige filamenten lenen zich goed voor selectieve oplossing met behulp van een geschikt oplosmiddel, terwijl sommige een meer ouderwetse techniek met schuurpapier vereisen.

In elk geval zal nabewerking resulteren in de erosie van het materiaal op het oppervlak van de voltooide afdruk. Dit is iets waar je rekening mee moet houden in het ontwerp, vooral voor projecten waar sterkte en hardheid belangrijk zijn. Een dikkere shell geeft je meer ruimte voor het schuren en polijsten van de onregelmatigheden van de afgewerkte print zonder dat de structurele integriteit drastisch afneemt.

Vuistregels voor het instellen van de shell dikte

De slicer software platforms die tegenwoordig worden gebruikt maken het aanpassen van de shell dikte instellingen bijna moeiteloos. Dit is zeer nuttig als u nog in het stadium bent waarin u met de parameters van uw printer aan het spelen bent om te proberen de beste resultaten te krijgen. Hier zijn wat tips om je op weg te helpen:

Zorg ervoor dat de dikte van de schaal een veelvoud is van de diameter van de nozzle

Dit zou voor de hand moeten liggen, maar je moet ervoor zorgen dat je slicer-instellingen voor de dikte van de schaal overeenkomen met de diameter van je nozzle. Dit betekent dat de dikte van de schaal een veelvoud moet zijn van de diameter van de straalpijp.

Als je deze cruciale eis niet nakomt, krijg je schalen met holtes tussen de lagen. Natuurlijk zal dit alle structurele voordelen teniet doen die een dikkere shell had moeten kunnen bieden.

Vuistregel waarden voor lage, matige en hoge belasting

Het bepalen van de exacte waarden om te gebruiken voor shell dikte kan in het begin moeilijk zijn. Het zal een beetje vallen en opstaan kosten voordat je resultaten krijgt waar je tevreden mee bent. Om uw mislukte prints te helpen verminderen, kunt u de volgende vuistregelwaarden gebruiken, ervan uitgaande dat u een spuitmond gebruikt met een 0,4 millimeter diameter opening.

Voor de meeste toepassingen kan een shell van 0,8 millimeter dik perfect volstaan. Dit is voor onderdelen waarvan verwacht wordt dat ze een lage of matige belasting kunnen weerstaan en niet met een schroef verankerd hoeven te worden. Als er kleine sterkte tekortkomingen zijn met deze instelling, dan zouden een paar tweaks op de vulling de meeste problemen moeten oplossen.

Voor onderdelen die bedoeld zijn voor zwaar gebruik of hoge belastingen zullen ondervinden, dan kunt u tot 1,2 millimeter gaan. De toename in sterkte met deze aanpassing is vrij aanzienlijk. Het biedt ook een groter oppervlak voor verankering met behulp van schroeven of spijkers.

Als een schaal van 1,2 millimeter nog steeds niet genoeg is, dan kunt u overwegen een zwaardere vulling toe te voegen. Een dikkere schaal aanbrengen is natuurlijk altijd een optie. Echter, bijna alle normale toepassingen van 3D-printen zal heel mooi presteren met een shell dikte tussen 0,8 en 1,2 millimeter.

Final thoughts

3D printen is een zeer aanpasbaar productieproces waarmee u modellen kunt ontwerpen met een breed scala aan sterkte, gewicht en flexibiliteitsparameters. Het bepalen van de dikte van de schaal is slechts een van de vele manieren waarop u de fysische eigenschappen van het eindproduct kunt sturen. In dit geval speelt de dikte van de mantel een cruciale rol bij het bepalen van de totale sterkte van het geprinte onderdeel, en ook bij het gewicht en de dichtheid ervan. Het toekennen van de dikte van de schaal is een vrij eenvoudige zaak