Tudo o que você precisa saber sobre Shells na Impressão 3D

Talvez uma das coisas mais atraentes sobre impressão 3D usando a tecnologia FDM seja o grau de controle que a tecnologia oferece ao usuário. Você não só tem a liberdade de selecionar qual material de filamento usar para qualquer modelo 3D, mas também pode modificar o modelo para atender às suas necessidades. Um aspecto de um modelo 3D que você pode modificar é a “shell”

Simplesmente colocado, a shell é a parede de um objeto 3D impresso. Eles são uma parte essencial do design e determinam muitas das características da impressão final. Qual é a melhor espessura de shell para usar e que factores devem ser considerados na selecção de uma espessura de shell?

O que são shells de impressão 3D?

Pode não ser imediatamente óbvio, mas a maioria dos objectos 3D impressos em FDM são na sua maioria ocos por dentro. Esta é uma medida que poupa material de filamento e tempo de impressão, tornando assim a impressão em 3D um empreendimento mais económico. No entanto, isto significa poupar tempo e custo não é desculpa para criar impressões 3D que são demasiado leves e frágeis para qualquer valor funcional.

As paredes de um objecto impresso em 3D, incluindo as suas superfícies superior e inferior, são colectivamente conhecidas como a sua concha. A espessura da concha de qualquer projeto de impressão 3D pode ser facilmente definida usando o software slicer apropriado. Na maioria dos casos, a espessura da concha será definida em um múltiplo do diâmetro do bico.

Para pintar uma imagem mais completa dos fatores que determinam a resistência e densidade de um objeto impresso em 3D, seria justo discutir o conceito de conchas e enchimento juntos. O infill é o padrão de material dentro da concha, que pode ser definido em qualquer lugar de 10% a 100%. Tanto a percentagem de infill como o padrão podem ser definidos usando o software cortador.

Ao selecionar uma combinação adequada de infill e espessura da concha, uma variedade de valores de resistência e densidade pode ser alcançada para qualquer objeto impresso em 3D. Força e peso devem ser equilibrados com o custo de impressão e o tempo que leva para terminar um único projeto, especialmente se a impressão 3D estiver sendo oferecida como um serviço comercial.

Fatores a considerar na seleção da espessura da concha

A seleção da espessura da concha é um compromisso entre vários fatores diferentes, de modo que não há nenhum valor que seja universalmente correto. A espessura de concha mais adequada é aquela que leva em consideração o uso pretendido do objeto que será impresso em 3D e outros fatores, tais como economia e tempo de retorno. Para ajudá-lo a determinar as configurações mais apropriadas, então aqui estão os aspectos mais importantes a ter em conta:

Força

Obviamente, uma concha mais grossa fará um produto mais forte e mais robusto. Se o seu produto se destina a suportar uma carga pesada, sustentada ou regular, então uma concha com uma espessura três a quatro vezes superior ao diâmetro do bico seria uma boa opção. A resistência do revestimento também entrará em jogo se o produto for ancorado usando pregos ou parafusos.

Estabilidade das camadas superior e inferior

O software cortador mais forte oferecerá a opção de definir uma espessura de revestimento diferente para as camadas superior e inferior. Isto só se aplica se você estiver imprimindo o modelo de forma vertical, ou na orientação na qual ele deve ser usado.

Esta opção é oferecida porque permite o design de objetos com bases mais fortes que são mais “pesadas em baixo” para maior estabilidade. A diferença geralmente não é tão grande – um ou dois intervalos do diâmetro do bico é suficiente para obter estes benefícios.

Consumo de filamento

Se você estiver produzindo um modelo em massa usando uma impressora 3D, a quantidade de filamento que vai para cada produto é algo que provavelmente importa para você. Esta é outra área onde entra a espessura ideal da concha. Um shell mais grosso cria um produto que é mais forte e com um bom peso mas também consumidores de muito filamento extra.

Para colocar isto em contexto, subindo de uma espessura de um para dois múltiplos do diâmetro do bico já duplica efetivamente a quantidade de filamento que vai para o shell de um projeto impresso em 3D. Isto pode ter enormes ramificações no número de impressões que se pode fazer a partir de um único carretel de filamento.

Time

Relacionado com o item anterior, uma impressão que consome mais filamento levará necessariamente mais tempo a terminar. Isto porque o bico tem que se mover ao longo do perímetro do modelo várias vezes para cada camada. Durante todo o processo de impressão, qualquer espessura adicional da concha pode aumentar o tempo de impressão em mais de uma hora.

Para aqueles que estão apenas imprimindo desenhos únicos, o tempo de impressão adicionado provavelmente não é muito significativo. No entanto, isto pode ser problemático para pedidos de alto volume. Se você está procurando otimizar a impressão de múltiplas cópias de um único modelo, então você provavelmente terá que ajustar as configurações de shell e infill para diminuir o tempo de impressão sem comprometer muito a integridade estrutural.

Opções de pós-processamento

Uma impressão feita por uma impressora FDM sairá naturalmente com uma superfície irregular. Esta é uma limitação inerente da tecnologia. Isto significa que algum pós-processamento será necessário se você quiser que suas impressões tenham um aspecto perfeitamente liso e polido.

Técnicas de pós-processamento adequadas irão variar entre diferentes materiais de filamento. Alguns filamentos se prestam bem à dissolução seletiva usando um solvente apropriado, enquanto alguns requerem uma técnica mais antiquada usando lixa.

Em qualquer caso, o pós-processamento resultará na erosão do material na superfície da impressão acabada. Isto é algo que você precisará considerar no design, especialmente para projetos onde a resistência e a dureza são importantes. Uma casca mais grossa lhe dará uma maior tolerância para lixar e polir as irregularidades da impressão acabada sem causar uma queda drástica na sua integridade estrutural.

Regras de polegar para ajustar a espessura da casca

As plataformas de software de corte utilizadas hoje em dia tornam o trabalho de ajuste da espessura da casca quase sem esforço. Isto é muito útil se você ainda estiver no estágio em que está jogando com os parâmetros da sua impressora para tentar obter os melhores resultados. Aqui estão algumas dicas para você começar:

Certifique-se de que a espessura da concha é um múltiplo do diâmetro do bico

Isso deve ser óbvio, mas você precisa ter certeza de que as configurações do seu cortador para a espessura da concha correspondem ao diâmetro do seu bico. Isto significa que a espessura da concha precisa estar em múltiplos do diâmetro do bico.

Missing this crucial requirement will result in shells that have cavities between the layers. Naturalmente, isto invalidará quaisquer benefícios estruturais que um revestimento mais grosso deveria ter sido capaz de fornecer.

Regra de valores de polegar para carga baixa, moderada e alta

Determinar os valores exactos a usar para a espessura do revestimento pode ser difícil no início. Vai ser preciso um pouco de tentativa e erro antes que você possa obter resultados com os quais você esteja satisfeito. Para ajudar a diminuir as suas impressões falhadas, você pode usar os seguintes valores de regra geral, assumindo que você está usando um bico com uma abertura de 0,4 milímetros de diâmetro.

Para a maioria das aplicações, uma concha com 0,8 milímetros de espessura pode perfeitamente ser suficiente. Isto é para peças que são esperadas para suportar uma carga baixa ou moderada e não precisam de ser ancoradas por um parafuso. Se houver pequenas deficiências de resistência com esta configuração, então alguns ajustes no infill devem resolver a maioria dos problemas.

Para peças que são destinadas a uso pesado ou que sofrerão cargas elevadas, então você pode ir até 1,2 milímetros. O aumento de força com este ajuste é bastante significativo. Ele também fornece uma superfície maior para ancoragem usando parafusos ou pregos.

Se uma concha de 1,2 milímetros ainda não o cortar, então você pode considerar adicionar um enchimento mais pesado. A definição de uma concha mais grossa é sempre uma opção, é claro. No entanto, quase todas as aplicações normais de impressão 3D terão um bom desempenho com uma espessura de casca entre 0,8 a 1,2 milímetros.

Pensamentos finais

3D impressão é um processo de fabricação altamente personalizável que permite projetar modelos com uma ampla gama de parâmetros de resistência, peso e flexibilidade. Desenhando a espessura da concha se apenas uma das muitas maneiras em que você pode controlar as propriedades físicas do produto final. Neste caso, a espessura da casca desempenha um papel crucial na determinação da resistência geral da peça impressa, assim como o seu peso e densidade. Atribuir espessura de concha é uma questão bastante simples