Design Guide for 3D Printing with Composites

Hurtigt referenceark

Disse vejledninger fungerer som anbefalinger og afspejler muligvis ikke alle implementeringer, da 3D-printning er en geometriafhængig proces. Medmindre andet er angivet, er data baseret på dele printet på Markforged kompositprintere ved 100 mikron laghøjde i Onyx med standard printindstillinger.

 

Maksimal delstørrelse

Desktop-serie

X: 320 mm (12,60")
Y: 132 mm (5,20")
Z: 154 mm (6,06")

Industriel serie

X: 330 mm (13,00")
Y1: 270 mm (10,63") Y2: 250 mm (9,84") med fiber
Z: 200 mm (7,87")


Disse byggevolumener refererer til den maksimale afgrænsningsboks, som din del skal passe ind i
for at printe på enten en Desktop eller Industrial Series Markforged kompositprinter.
Printere i Industrial-serien har et dybere printområde, når der kun printes med plast.

Plast

 
Mindste del-dimensioner
X: 1,6 mm (0,063")
Y: 1,6 mm (0,063")
Z: 0,8 mm (0,031")
Minimum delstørrelse er begrænset til ekstruderingsbredden og højden på hver vulst. Dimensionerne er afledt af minimumsantallet af taglag, gulvlag og
skaller, der er nødvendige for at printe en del med succes.
 
Mindste ikke-understøttede udhængsvinkel
θ: 40o
Dette er den mindste vinkel i forhold til vandret, som en del kan printes i.
uden at have brug for understøtninger til at holde den oppe. Eiger vil generere understøtninger til vinkler
under 45o, men det er ikke sikkert, at det er nødvendigt i alle tilfælde.
 
Minimum huldiameter
XY: 1,5 mm (0,059")
Z: 1,0 mm (0,039")
Huller med for lille diameter kan lukke under printning eller printe unøjagtigt.
Vandrette overfladehuller (Z) printes mere præcist end lodrette overfladehuller (XY).
Minimum stolpediameter
XY: 1,6 mm (0,063")
Z: 2,0 mm (0,079")
Stolper med for lille diameter printer måske ikke præcist. Overvej at tilføje dyvler
eller stifter til din del for at få stærke lodrette stolper og undgå forskydning langs laglinjerne.
Minimumsstørrelse på indgraverede elementer
Z-lag funktioner
H: 0,10 mm (0,004")
B: 0,50 mm (0,020")
Vandrette XY-funktioner
D: 0,20 mm (0,008")
H: 0,80 mm (0,031")
Vertikale XY-funktioner
D: 0,20 mm (0,008")
B: 0,50 mm (0,020")
En indgraveret funktion er en, der er forsænket under modellens overflade.
Almindelige eksempler er bogstaver og tekstur. Graverede elementer kan blande
ind i resten af modellen, hvis de er for små.
Mindste størrelse på prægede funktioner
Funktioner i Z-lag
H: 0,10 mm (0,004")
B: 0,80 mm (0,031")
Vandrette XY-funktioner
D: 0,20 mm (0,008")
H: 0,80 mm (0,031")
Vertikale XY-funktioner
D: 0,20 mm (0,008")
B: 0,80 mm (0,031")
Et præget element er et element, der er hævet over modellens overflade.
Almindelige eksempler er bogstaver og tekstur. Prægede elementer kan blandes
i resten af modellen, hvis de er for små.

Identificering af muligheder for 3D-print

3D-printere varierer meget i størrelse, materiale og metode - de er ganske enkelt bare værktøjer, der hjælper dig med at skabe specifikke dele. Ligesom du ikke ville bruge en skruetrækker på et søm, er en 3D-printer velegnet til visse typer dele og ineffektiv til andre. Nøglen til at afgøre, om man skal 3D-printe en del, stammer fra dens materialeegenskaber og investeringsafkast (ROI).

Beregn ROI

Brug ROI-beregninger til at retfærdiggøre, hvilke dele eller underenheder der vil drage fordel af 3D-print. Upload dine dele til Markforged's Eiger-software for at få materialeomkostninger og printtid, og sammenlign med estimater fra andre produktionsplatforme. Det burde give dig en fornemmelse af den tid og de omkostningsbesparelser, der er forbundet med at skabe din del.

Tidsanalyse

3D-print giver mulighed for hurtig iteration, så du kan teste mange forskellige designs tidligt og ofte for at forfine dine modeller. Kontinuerlig fiberforstærkning muliggør stærke dele til prototyper og slutbrug, som du kan forbedre print-for-print og implementere i løbet af få dage. Se efter muligheder for at skære ned på de lange leveringstider med additiv fremstilling.

Overvejelser om omkostninger

Anvend 3D-print, når omkostningerne ved traditionel fremstilling er uoverkommeligt høje i forhold til dine behov. 3D-print er ofte velegnet til små og mellemstore mængder, men for en given del er der altid et vendepunkt, hvor andre fremstillingsmetoder bliver mere omkostningseffektive. Sammenlign værdierne for omkostninger pr. mængde for at finde dette vendepunkt.

Bestem materialebehov og -adfærd

Overvej materialekravene til din del.

  • Hvor stærk eller stiv skal den være?
  • Hvilket miljø skal din del være i?
  • Hvor mange cyklusser skal den kunne holde til?
  • Hvor meget må den veje?

Brug disse overvejelser til at vælge et materiale, der passer til delen.

Hvornår skal man printe med kontinuerlige fibre?

Continuous Fiber Fabrication (CFF) fungerer som rygraden i stærke 3D-printede dele. Indlagte fibre i en printet plastmatrix danner en kompositdel, hvor fiberens egenskaber giver høj stivhed, sejhed, styrke eller varmeafbøjning.

Styrke i metal

Styrken i en fiberforstærket del kommer fra den kombinerede styrke af plasten og de kontinuerlige fibertråde, der er vævet gennem hele delen. Dette kan gøre dele sammenlignelige med aluminium i styrke og stivhed.

Holdbarhed

Forstærkende fibre kan i høj grad øge levetiden for en del. Fibre styrker delen langt mere end traditionel plast, hvilket betyder, at en forstærket del kan holde meget bedre over en længere periode end en standard plastdel.

Optimerede egenskaber

Kontinuerlig fiberfremstilling er unik, fordi du selektivt kan forstærke en del til dens anvendelsesformål. Skræddersy et emnes styrkeprofil nøjagtigt til dets anvendelse ved at tilføje kontinuerlige fibre, hvor der er mest brug for styrke.

Hvad du skal overveje, når du printer

Når du designer din del, skal du overveje, hvordan den kan optimeres til lag-for-lag-printprocessen. Nedenfor er seks overvejelser, du skal have i baghovedet, når du designer dine dele:

1. Bestem belastningsforholdene

3D-printede kompositdele er stærkere på planer, der er parallelle med printlejet, især hvis du forstærker med kontinuerlige fibre. Analysér, hvordan din del vil blive belastet, og design delen, så de største kræfter krydser XY-planet. Nogle dele skal måske opdeles i flere printede dele for at optimere styrken.

2. Identificer kritiske dimensioner

3D-printere har højere præcision i planer, der er parallelle med byggepladen. Hvad er dine kritiske dimensioner eller funktioner? Kritiske funktioner printes optimalt, når de er i plan med printbedet.

3. Maksimer kontakten med sengen

Større overfladeareal på printersengen minimerer understøtninger og forbedrer sengens vedhæftning. Hvilken side af din del er i kontakt med sengen? Prøv at orientere emnet, så den største flade ligger på printbedet, medmindre styrke- eller geometribehov dikterer andet.

4. Reducer understøtninger og forbedr overhæng

Færre understøtninger reducerer print- og behandlingstiden. Hvordan kan du designe for at minimere understøtninger? Er understøtningerne i din del tilgængelige? Brug vinklede udhæng til at reducere understøtninger og forbedre fjernelse af understøtninger.

5. Filet eller affasning af kanter

Tilføjelse af fileter sikrer jævne kantovergange og reducerer spændingskoncentrationer ved hjørner. Filetering af kanter, der er normale i forhold til printbedet, reducerer risikoen for vridning, mens affasning af kanter, der flugter med byggepladen, gør det nemmere at fjerne emnet og forhindrer, at kanterne springer ud i det første lag. Affasninger på grænsefladekanter som f.eks. huller gør det lettere at justere pasninger.

6. Overvej printerens båndbredde

Overvej, hvornår du bruger din printer, og hvordan du effektivt udnytter dens båndbredde. Print længere jobs om natten og kortere jobs i løbet af dagen. Du kan også lave builds ved at printe flere dele sammen, som starter og slutter i løbet af en arbejdsdag. Her er en tabel med retningslinjer og fire eksempler på printdage, der kan hjælpe dig: