设计3D打印零件时要避免的7个错误

写的:Protolabs.|发表:01/21

设计师和工程师越来越多地转向工业级3D打印(增材制造)来制造高质量的原型和最终用途的生产部件。万博登录手机登录3D打印选项比比皆是。在Protolabs,我们提供五种添加方法:直接金属激光烧结(DMLS)、立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、多喷射熔合(MJF)和PolyJet。

因此,我们要求我们的应用程序工程师编译他们经常在注定3D打印的CAD模型中看到的麻烦问题列表,以及解决这些问题的提示。以下是若有七个常见错误,以帮助您提高3DP设计的可制造性并缩短运行时间。

在图中,蓝色/蓝绿色代表微分辨率(MR),绿色代表高分辨率(HR),橙色代表正常分辨率(NR)。此外,最小通道和最小Z尺寸适用于NR和HR。

1.对于某些工艺和材料,避免过大或过小的特征尺寸

这是一个主要问题,您将在几种添加方法中看到它。请记住,有些几何图形将允许出现异常,因此请随时咨询我们的应用程序工程师的问题。

DMLS.

金属3D打印的壁厚可能是棘手的和不同的,取决于金属材料的选择,方向和分辨率。钴铬、钛和不锈钢要求壁厚至少0.5mm。所有其他金属的壁厚为1mm。

对于其他金属,绝对最小特征尺寸(对于实心或致密的阳性特征)为0.2mm - 0.3mm,高度为0.5mm。这是激光将绘制的最小特征尺寸。这并不意味着在这种厚度下设计的所有功能都能形成或保留下来。这个最小值适用于落在绘图平面(x, y)上的精心设计的特征,如墙壁或垂直的特征。

井眼大小取决于井眼深度和分辨率。一般来说,小于1mm的孔很容易封闭或小于设计尺寸。对于小于1mm的孔,考虑高分辨率。

调整功能

DMLS.

SLA

最小尺寸:正面特征

微的决议(先生):
0.5毫米

高分辨率(人力资源):
1毫米
正常的分辨率(NR):
1毫米

微的决议(先生):
0.07毫米
高分辨率(人力资源):
0.13毫米
普通决议:
0.25毫米

最小尺寸:负空间(孔,槽,通道,间隙)

0.5毫米

孔:
0.5毫米

频道:
0.6毫米

槽:
0.4毫米

SLA

SLA的尺寸精度和高表面质量使其成为高保真工程的可靠选择。然而,定位会对特征的形成起作用。了解这些基于构建方向的最小值将帮助您更好地设计添加剂的部件。

直径小于0.5mm的孔在建造过程中容易封闭。内部通道不小于0.5mm,槽位不小于0.4mm。如果一个模型要求孔小于0.5mm,或槽小于0.4mm,考虑我们的微分辨率材料,MicroFine™绿色和灰色。在SLA中,我们提供三种分辨率:普通、高和微(MR)。

SLA的最小特征大小?SLA技术提供业内最佳功能决策之一。在HR中的MR 0.13mm中小于0.07mm的特点,NR中的0.25mm。该特征分辨率只能在绘制平面(x,y)中获得,因此具有支撑的墙壁,插图和压花特征(思考3D印刷微模)。壁厚在构建方向上不同,其中最小特征尺寸为0.4mm,在Z平面中的NR和HR中的0.2mm和0.2mm。请记住,薄的特征较长/更高,均需要生存的厚度越多

3 d打印尼龙长袜

对于3d打印尼龙部件,下面列出的是我们经常看到的需要在CAD模型中解决的部件上的三个重要问题。常见的可能产生问题的几何形状包括盲孔、螺纹,以及内径和锥度与外墙过于接近的区域。

壁厚:这是指在部分壁或几何图形上任意方向的厚度。SLS的最小允许壁厚为0.8mm, MJF的最小允许壁厚为0.5mm。

通道间隙:这是指两个功能之间的距离。在设计3d打印尼龙时,沟道间隙是很重要的,因为烧结过程可以将两个不考虑沟道间隙的特性融合在一起。对于SLS和MJF,我们建议最小通道间隙尺寸为0.8mm。

磨刀:考虑有嵌入特征的设计,如反钻孔。在孔的远端,你的尺寸可能会低于最小特征尺寸。这可能导致一个不正确形成的缩短或圆形特征。

小心变形,就像在这个MJF例子中看到的。越薄的部件越接近最小特征尺寸,就越有可能发生翘曲。

2.避免低分辨率STL文件

在某些情况下,我们会收到低分辨率的STL文件,这导致粗糙的刻面(表面类似于Gemstone)。具有粗糙面位的低分辨率文件不会阻止我们制造该部分,但它可能会影响部分的美学。大多数CAD建模软件允许您在导出设置中调整STL分辨率。减少耐受性通常具有最大的效果并提高分辨率。我们建议您确保您的STL是高分辨率(并不是那么大,因为他们无法上传或被操纵100MB或更低),或者提交我们可以在我们最后转换为STL的STP / STEP文件。

除了STL文件,我们还接受本地SolidWorks (. sldpt)或ProE (.prt)文件,以及其他CAD系统输出的实体3D CAD模型,包括IGES (.igs)、STEP (.stp)、ACIS (.sat)或Parasolid(。X_t或.x_b)格式。

3.防止SLS和MJF零件的翘曲

基于粉末的印刷工艺,如SLS和MJF使用热量将粉末烧结成一个固体部分。制造零件的热量也会导致不希望的零件翘曲。同样,零件尺寸和整体厚度对零件翘曲潜力的影响最大。零件越大,200mm及以上就特别困难,零件越容易变形。越薄的部件越接近最小特征尺寸,就越有可能发生翘曲。我们建议四个选项,如果您担心翘曲可能是一个问题,您的设计。

  1. 使部分接近3mm均匀厚度,以帮助确保稳定性。
  2. 选择玻璃填充尼龙,如pa12 40%玻璃填充材料(SLS材料)。
  3. 如果你的零件在200mm以上,你担心翘曲,另一个选择是在我们的大框架SLS机器上运行一个未填充尼龙材料,建造范围为736mm x 635mm x 533mm。
  4. 最后一个选择是使用我们的更大尺寸立体光刻(SLA)机器来打印零件,该机器的尺寸可达736mm × 635mm × 533.4mm。

4.避免SLS,MJF中的差异缩小

与零件翘曲相似,当零件的材料分布不均匀时,就会发生差动收缩。当零件的一侧比其他部分特别厚时,这就会导致零件以不同的速度散热。较厚的部分会比较薄的区域冷却得慢得多,这可能会导致不希望的部分收缩。

如果零件需要一个厚的特征,我们建议掏空特征到一个大约3mm的外壳。如果可能的话,将你的部分的整体厚度与大功能的外壳厚度相匹配。

在设计DMLS时,要注意零件几何形状的悬垂-突变。如本例中所示,如果下一层比上一层大,它将创建一个悬垂。DMLS对悬置的支持相当有限。

5.避免DMLS部件的大突出突出

金属3D打印有自己的设计问题,但一个常见的项目经常出现涉及悬垂。不同于为零件设计提供平滑斜坡的自支撑角度,悬挑是零件几何形状的突然变化。与立体光刻和选择性激光烧结等其他3D打印技术相比,DMLS对悬垂部分的支持相当有限。任何大于0.8毫米的悬垂物都应该有额外的支撑,以防止损坏部件。在设计悬垂部分时,不要突破极限是明智的,因为大的悬垂会导致部分细节的减少,更糟糕的是,会导致整个建筑崩溃。

6不要为SLA部件选择错误的材料

今天的SLA机器使用各种热塑性的材料,具有多种选择聚丙烯,ABS和可提供聚碳酸酯。但是,请注意术语“热塑性类似”。这是一个重要的区别,因为SLA材料的机械性能仅模拟其模塑对应物的机械性能。SLA部件不提供与烧结,铸造,加工或模塑的部件相同的强度和耐用性。也就是说,SLA仍然是质量原型零件的绝佳选择,其中验证形式和拟合但不一定的功能 - 是最重要的因素。如果需要帮助,我们的应用工程师可以帮助您指导您的材料和制造过程选择。

7.确保3d打印弹性体零件适合过度成型

接下来,谨慎地向3D打印的弹性体建议。PolyJet,使用一种特殊类型的“可喷”液体光聚合物,其硬度可以在飞行上和相同的构建中调整。这一过程使其成为原型化部件的最佳选择,该部件将在某些点溢出 - 用于电动工具的软,可伸直的手柄,例如或防风雨,垫片盖,用于科学仪器壳体。此外,还提供了白色,黑色和清晰/半透明的数字光聚合物。

因此,如果您想验证overmould设计,这可能是一个很好的开始。然而,这是谨慎进来的地方,一定要检查与我们的应用工程师之一,您的3d打印部分也适合成型。一些设计师在一个特定的零件设计上陷入困境,却发现它无法以成本效益的方式批量生产。更多信息可以在我们的弹性体的设计技巧在我们的包覆成型和插入成型服务页面。

我们知道我们在这里覆盖了很多3D打印领域,但一如既往,随时联系我们有任何问题,在+44(0)1952 683047或customerservice@protolabs.co.uk