การตั้งค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องพิมพ์ 3D

คุณสามารถทำกำไรมหาศาลได้ด้วยการแทนที่วิธีการแบบเดิมด้วยการผลิตเครื่องพิมพ์ 3D อย่างไรก็ตาม ในขณะนั้น เครื่องพิมพ์ 3D แสดงผลแบบไม่มีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบใช่หรือไม่
บางทีข้อมูลอาจไม่ได้ออกแบบมาสำหรับเครื่องพิมพ์ 3D คุณอาจได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นด้วยการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ
การออกแบบจนถึงตอนนี้เป็นข้อมูลที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของการตัดเฉือน ข้อมูลนั้นเหมาะสำหรับเครื่องพิมพ์ 3D หรือไม่
ในบทความนี้ เราจะอธิบายคุณสมบัติและกลไกของเครื่องพิมพ์ 3D และช่วยให้คุณออกแบบและตั้งค่าพารามิเตอร์ได้อย่างเหมาะสมที่สุด

◆ทิศทางของการสร้างแบบจำลอง
ไม่ว่าวัสดุที่ใช้จะเป็น FFF หรือ CFF ก็ตาม ชิ้นส่วนที่สร้างแบบจำลองโดยเครื่องพิมพ์ 3D จะมีความแข็งแรงที่สุดเมื่อเทียบกับแรงที่ขนานไปกับแท่นพิมพ์ ดังนั้นการวางแนวของแบบจำลองจะเป็นตัวกำหนดความแข็งแรงของชิ้นส่วน เครื่องพิมพ์ 3D สร้างแบบจำลองโดยการซ้อนเลเยอร์ 2D ในกรณีส่วนใหญ่ ความแข็งแรงของข้อต่อของเลเยอร์ 2D จะน้อยกว่าความแข็งแรงของวัสดุเอง เมื่อมีการโหลดชิ้นส่วน แรงมีแนวโน้มที่จะมุ่งความสนใจไปที่ชิ้นส่วนที่อ่อนแอกว่า ชั้นต่าง ๆ เป็นเหมือนรอยแตกและลายไม้ และชั้น 2D ที่ทับซ้อนกันทำให้ง่ายต่อการดึงออกจากกันในแนวตั้งหรือเฉือนออก

อ่อนแรงในแนวตั้งและทนต่อทิศทางขนาน

ก่อนสร้างแบบจำลองชิ้นส่วน ให้นึกถึงตำแหน่งที่แรงดันหรือโหลดถูกนำไปใช้กับชิ้นส่วน และวิธีที่แรงนั้นส่งผ่านแบบจำลอง แรงดัดใช้ที่ไหน? แรงดึง? แรงเฉือน? หากคุณไม่แน่ใจ ลองนึกดูว่าชิ้นส่วนต่าง ๆ จะสัมผัสกันอย่างไร ที่ไหน และจากทิศทางใด หากจำเป็น ให้ลองวาดไดอะแกรม โดยการทำเช่นนี้ คุณควรจะสามารถตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับทิศทางของการสร้างแบบจำลอง

วาดไดอะแกรมและคิดว่าจะใช้แรงแบบใดกับชิ้นส่วนต่าง ๆ

◆ระยะพิทช์ซ้อน
ในเครื่องพิมพ์ 3D ยิ่งระยะพิทช์การเรียงซ้อนละเอียดมากเท่าใด ชิ้นส่วนก็จะยิ่งมีความแม่นยำและมีความละเอียดสูงมากขึ้น ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะคิดว่าระยะพิทช์การเรียงซ้อนที่ละเอียดกว่าย่อมดีกว่า
โดยพื้นฐานแล้วความแข็งแกร่งจะไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากความผันผวนของระยะพิทช์ซ้อน
เมื่อสร้างแบบจำลองด้วยระยะพิทช์แบบละเอียด ช่องว่างระหว่างวัสดุจะเล็กลงและจำนวนวัสดุที่ใช้เพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน เมื่อสร้างแบบจำลองด้วยระยะพิทช์หยาบ ช่องว่างระหว่างชั้นจะเพิ่มขึ้นเมื่อความหนาของชั้นหนึ่งเพิ่มขึ้น และวัสดุโดยรวมมีแนวโน้มลดลง

รูปนี้แสดงหน้าตัดของแบบที่มีระยะพิทช์ละเอียดและแบบที่มีระยะพิทช์หยาบ หากระยะพิทช์ดี ความแม่นยำและความวิจิตรของชิ้นส่วนจะดีขึ้น แต่ความแรงจะไม่เปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน

◆Infill (ด้านใน)/Shell (ผนังด้านนอก)
ตามทฤษฎีแผงแซนวิช Shell (ผนังด้านนอก) มีอิทธิพลต่อความแข็งแรงในการดัดของชิ้นส่วนมากกว่า Infill ภายในแบบจำลอง นอกจากนี้ เนื่องจากเปลือกเป็นพื้นผิวของชิ้นส่วน มันจึงมีแนวโน้มที่จะรับน้ำหนักได้มาก

คุณควรจะสามารถตั้งค่าเชลล์และเติมซอฟต์แวร์ตัวแบ่งส่วนข้อมูลของคุณได้

Infill (ภายในโมเดล) ไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงในการดัดของชิ้นส่วนเหมือน Shell (ผนังด้านนอก) แต่แน่นอนว่าเหตุผลที่ Infill มีความสำคัญ
Infill ทำหน้าที่เป็นเสาที่รองรับส่วนภายในของชิ้นส่วน หากไม่มีสิ่งใดที่จะรองรับผนังหรือเปลือก Infill เพิ่มความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนและมีผลในการป้องกันผนังของชิ้นส่วนจากการเสียรูปและพื้นผิวด้านบนจากการถูกกดทับ
หากความหนาแน่นของ Infill ต่ำ คุณภาพของแบบจำลองจะลดลงและแบบจำลองจะล้มเหลว ดังนั้น ความหนาแน่นของตัวอย่างที่จะสร้างแบบจำลองด้วยเครื่องพิมพ์ 3D มักจะอยู่ในช่วง 30 ถึง 50%

◆รูปแบบการเติมเครื่องพิมพ์ 3D
Triangular Infill(สามเหลี่ยม):
Triangular Infill เป็นรูปแบบ Infill ที่แข็งแกร่งที่สุด ไม่เสียรูปง่าย รองรับทั้งส่วนได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากความแข็งแรงแล้ว เม็ดมีดประเภทนี้ยังเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง ทำให้สร้างแบบจำลองได้ค่อนข้างเร็ว ดังนั้น Triangular Infill ที่รวมความแข็งแกร่งและความเร็วเป็นหนึ่งในโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับการเติมในเครื่องพิมพ์ 3D

Rectangular Infill(สี่เหลี่ยมผืนผ้า):
Rectangular Infill มีช่วงการปรับความหนาแน่นที่กว้างที่สุดเนื่องจากการจัดเรียงกริดของการอัดรีดแบบขนานและแนวตั้ง เนื่องจากหัวพิมพ์ยังเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง จึงทำให้เวลาในการสร้างแบบจำลองลดลงด้วย

Hexagonal Infill(หกเหลี่ยม):
เนื่องจากประกอบด้วยรูปแบบหกเหลี่ยม จึงเป็นประเภทที่มีความแข็งแรงสูงสุดต่อน้ำหนัก (ความหนาแน่น) ในรูปแบบการเติม อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับสองประเภทข้างต้น เนื่องจากไม่ใช่แบบเชิงเส้น ดังนั้นเวลาในการสร้างแบบจำลองจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น

◆Infill (ด้านใน)/Wall thickness
ในกรณีของเครื่องพิมพ์ FFF 3D เป็นไปไม่ได้ที่จะมีความแข็งแรงสูงกว่าลักษณะทางกายภาพของวัสดุที่ใช้ ไม่ว่าวัสดุเติมและเปลือกจะถูกสร้างขึ้นมามากเพียงใดเพื่อสร้างพารามิเตอร์ของโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด
เครื่องพิมพ์ 3D Markforged สามารถบรรลุความแข็งแรงสูงกว่าพลาสติกปกติที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3D โดยการเคลือบเส้นใยต่อเนื่อง เช่น คาร์บอนไฟเบอร์, ไฟเบอร์กลาส และเคฟลาร์ในโมเดล เพิ่มขึ้น เส้นใยต่าง ๆ สามารถใช้ได้ตามการใช้งานและสามารถปรับให้เหมาะสมกับน้ำหนักที่ใช้กับชิ้นส่วนได้ หากคุณคาดว่าชิ้นส่วนจะสึกหรออย่างหนัก คุณสามารถใช้พลาสติกเสริมแรงด้วยไฟเบอร์แบบต่อเนื่องของเคฟลาร์ ซึ่งมีความทนทานต่อการสึกหรอสูงเมื่อสวมใส่และเปิดเผย

สถานะที่แขวนน้ำหนักประมาณ 3.5kg บนชิ้นทดสอบ
(จากซ้าย ไฟเบอร์ต่อเนื่อง/เสริมไนลอน/ABS/PLA)