كيفية تصميم جدران رقيقة للأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد دون التسبب في أعطال

إذا قمت بتصميم أو شراء أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد، فإن الحصول على سمك الجدار المناسب يمكن أن يوفر الوقت والمواد وتكلفة إعادة العمل. نوضح أدناه كيفية ضبط سمك جدار آمن وعملي للطباعة ثلاثية الأبعاد FDM وSLA وSLS وMJF والمعادن.

ما الذي يحدد الحد الأدنى لسماكة الجدار للطباعة ثلاثية الأبعاد؟

ما هو الحد الأدنى لسمك الجدار للطباعة ثلاثية الأبعاد؟ يبدو هذا السؤال بسيطًا، لكنه في الواقع يحتاج إلى تحديد بناءً على العملية المحددة والمواد وحجم الجزء.

عملية الطباعة تأتي أولاً

تشكل كل عملية طباعة ثلاثية الأبعاد أجزاءً بشكل مختلف. يؤثر هذا الاختلاف بشكل مباشر على مدى رقة الجدران.

فيما يلي القيم المرجعية الأولية لكل عملية:

تغير المادة الحد الآمن

مع نفس العملية، يمكن أن تعني مادة مختلفة سمك جدار آمن مختلف. الخصائص الأكثر أهمية هي:

• الصلابة: كلما كانت المادة أكثر صلابة، قل التشوه الذي يحدث تحت التحميل
• الانكماش: يمكن أن تتقلص بعض أنواع النايلون والمعادن. وبالتالي يمكن تشويه الجدران الرقيقة.
• الهشاشة: يمكن للراتنجات الهشة أن تنكسر بسهولة عند الجدران الرقيقة (خاصة أثناء إزالة الدعامات).
• السلوك الحراري: يمكن أن يؤدي التمدد الحراري العالي إلى تشوه المادة.
• التصاق الطبقة البينية: تتميز بعض خيوط FDM بطبقة التصاق ضعيفة. تحتوي الجدران الرقيقة على مساحة ترابط أقل، وبالتالي تنخفض القوة الإجمالية بشكل أكبر.

حجم الجزء مهم أيضًا

عند التحقق من سمك الجدار، فإن العامل الرئيسي هو حجم الجزء. إن الجدار مقاس 0.8 مم الموجود على مشبك صغير وعلى لوحة كبيرة له مخاطر مختلفة تمامًا. فكلما زاد الامتداد غير المدعوم، زادت سهولة انحناء سطح الجدار أو تشوهه أو تشققه بسبب وزنه أثناء الطباعة.

عند التحقق من التصميم، لا يمكنك مجرد التحديق في رقم سمك الجدار نفسه:

• امتداد الجدار: كلما زاد طول الجدار غير المدعم، زادت سهولة ثنيه واعوجاجه أثناء التبريد.
• منطقة غير مدعومة: تميل المساحات المسطحة الكبيرة التي لا تحتوي على أضلاع أو دعامات إلى الترهل.
• الحجم الإجمالي للجزء: الأجزاء الكبيرة تحتفظ بالحرارة لفترة أطول، لذا فإن مناطق الجدران الرقيقة تكون أكثر عرضة لخطر التشوه.
• الهندسة المحلية: الزوايا الحادة أو التغيرات المفاجئة في سمك الجدار تسبب تركيز الإجهاد المحلي.

ما مدى دقة عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة؟

جدران رقيقة لأجزاء FDM

يتم تحديد سمك الجدار للأجزاء المطبوعة FDM من خلال المعلمات التالية معًا:

• قطر الفوهة: كلما كانت الفوهة أصغر، أصبح الجدار أرق، لكن سرعة الطباعة ستنخفض.
• عرض البثق: زيادة عرض خط البثق يمكن أن يؤدي إلى تحسين القوة، ولكن الأداء التفصيلي سيصبح أسوأ.
• ارتفاع الطبقة: يمكن أن يؤدي تقليل ارتفاع الطبقة إلى تحسين إعادة إنتاج تفاصيل الجدران الرقيقة.
• عدد الجدران: زيادة عدد الأصداف الخارجية يمكن أن يحسن القوة. ليس عليك الاعتماد فقط على الحشو الداخلي.
• اتجاه الطباعة: الجدران العمودية عادة ما تكون أقوى من الطبقات الرفيعة الأفقية.

جدران رقيقة لأجزاء راتينج SLA

يمكن أن تنتج طباعة SLA والطباعة الراتنجية جدرانًا أرق بكثير من FDM. تستخدم الأجزاء الوظيفية عادةً 0.5 إلى 1.0 مم. يمكن أن تكون أجزاء تفاصيل المظهر أرق. لكن النحافة الفعلية القابلة للاستخدام لا تزال محدودة بعدة عوامل.

تميل الجدران الطويلة والرفيعة إلى الالتواء أو الالتفاف أثناء المعالجة أو بعدها.

يجب أن تحتوي الأجزاء المجوفة على فتحات تصريف. وإلا فإن الراتنج المتبقي سوف يؤدي إلى زيادة الضغط أو تشقق القشرة.

يمكن أن يؤدي ما بعد المعالجة إلى تقليص أو زيادة الضغط في المقاطع الرقيقة للغاية.

كونها قابلة للطباعة لا يعني أنها مناسبة للاستخدام النهائي. يعمل SLA بشكل جيد جدًا للحصول على التفاصيل الدقيقة. انها تناسب النماذج الأولية وأجزاء المظهر. لكن الجدران الحاملة الوظيفية غالبًا ما تحتاج إلى أن تكون أكثر سمكًا من الحد الأدنى للعملية.

جدران رقيقة لأجزاء SLS وMJF

يشكل كل من SLS وMJF أجزاء في طبقة المسحوق. أثناء الطباعة، يقوم المسحوق المحيط بدعم الجدران الرقيقة بشكل مستمر. حتى يتمكنوا من التعامل مع الأشكال الهندسية المعقدة ذات الجدران الرقيقة التي تجد العمليات الأخرى أنها سهلة الترهل أو التي تحتاج إلى دعم إضافي.

لكن هذا لا يعني عدم وجود خطر. في الإنتاج الفعلي، لا تزال بحاجة إلى الاهتمام بعدة جوانب:

• هندسة دعم المسحوق : يمكن للمسحوق المحيط أن يثبت جدرانًا رقيقة في مكانها، لكن الأجزاء الرقيقة للغاية قد تتضرر أثناء إزالة المسحوق.
• تراكم الحرارة : تميل المجموعات الكثيفة من الجدران الرقيقة إلى حبس الحرارة، مما يزيد من خطر الاعوجاج.
• الالتواء : عندما تبرد الأجزاء الكبيرة بشكل غير متساو، تتشوه مناطق الجدران الرقيقة أولاً.
• الجدران المسطحة الكبيرة : تلتوي الألواح المسطحة بسهولة أكبر من الألواح المنحنية أو المضلعة.
• سمك الجدار الموحد : الحفاظ على ثبات السمك يساعد الجزء على التبريد والانكماش بالتساوي.

جدران رقيقة للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد

تستخدم الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في الغالب تقنية SLM أو دمج طبقة المسحوق. يؤدي ذوبان مسحوق المعدن طبقة تلو الأخرى إلى توليد حرارة عالية جدًا. الإجهاد الداخلي أكبر بكثير منه في العمليات البلاستيكية.

العوامل الرئيسية التي يجب الاهتمام بها:

• الإجهاد المتبقي : يؤدي التسخين والتبريد السريع إلى زيادة الضغط الداخلي. يمكن أن تتشقق مناطق الجدران الرقيقة بسهولة بسبب هذا.
• التشوه الحراري : أثناء الطباعة، تتشوه الجدران المعدنية الرقيقة بسهولة أكبر من الجدران السميكة.
• احتياجات الدعم : غالبًا ما تحتاج الجدران المعدنية الرقيقة إلى هياكل داعمة. يصعب إزالة هذه الدعامات بشكل نظيف.
• تبديد الحرارة : تبرد مناطق الجدران الرقيقة بشكل أسرع من المواد الصلبة المحيطة بها. هذا يسبب بسهولة انكماشًا غير متساوٍ.

قواعد التصميم ذات الجدار الرقيق التي تمنع فشل الطباعة

تحدد العملية والمواد مدى رقة الجدار. يمكن أن تساعدك عادات التصميم التالية في الحفاظ على سمك الجدار ضمن نطاق آمن وتقليل مخاطر فشل الطباعة.

حافظ على سماكة الجدار موحدة قدر الإمكان

يؤدي سمك الجدار غير المتساوي إلى تبريد غير متساوٍ عبر الجزء. يتركز الإجهاد عند التحولات سمك. المناطق المختلفة لها أبعاد غير متناسقة. قد يتشوه الجزء بأكمله ويتشوه.

تجنب التحولات غير الضرورية بين المناطق الرفيعة جدًا والسميكة جدًا. إذا كان يجب تغيير السُمك، فاستخدم الانتقال التدريجي وتجنب التغييرات المفاجئة.

تجنب الجدران الرفيعة الطويلة غير المدعومة

النظر إلى سمك الجدار وحده لا يكفي. طول الجدار مهم بنفس القدر. مع نفس سمك الجدار، يكون الجدار القصير أكثر ثباتًا من الجدار الطويل الرقيق بدون دعم.

إذا كان يجب عليك إنشاء جدار طويل ورفيع، فيمكنك التفكير في إضافة:

• أضلاع على طول الطول لمقاومة الانحناء
• الأسطح المنحنية بدلاً من الألواح المسطحة
• الدعامات الهيكلية التي تربط الجدار بالميزات القريبة
• هياكل تقوية صغيرة على فترات منتظمة

أضف الأضلاع بدلاً من زيادة سماكة الجدار ببساطة

عندما تحتاج الجدران الرقيقة إلى قوة أعلى، فإن أول رد فعل للكثير من الناس هو جعل الجدار بأكمله أكثر سمكًا. لكن زيادة سماكة كل شيء تضيف وزنًا وتكلفة مادية إلى جميع المناطق، بما في ذلك تلك التي لا تحتاج إلى تعزيز. بدلا من ذلك، استخدم الأضلاع المحلية. يمكنك الحصول على نفس الصلابة باستخدام القليل جدًا من المواد.

إضافة الأضلاع له العديد من المزايا الواضحة:

• استخدام المواد ووزن الجزء أقل.
• نسبة الصلابة إلى الوزن أفضل من الجدار السميك بشكل موحد.
• قد تكون تكلفة الطباعة أقل نظرًا لوجود مواد أقل ووقت طباعة أقصر.
• تستخدم معظم الأجزاء الوظيفية الأضلاع. يؤدي ذلك إلى تحسين القوة بشكل أكثر فعالية من سماكة الجدار بأكمله.

استخدم الشرائح في توصيلات الجدار الرقيق

يتركز الضغط بشكل أكبر حيث تتصل الجدران الرقيقة بألواح القاعدة أو الأضلاع أو أسطح الجدران الأخرى. تتشقق الزوايا الداخلية الحادة عند هذه الوصلات بسهولة أكبر من الزوايا الدائرية.

يمكن أن تؤدي إضافة شرائح أو انتقالات سلسة عند الوصلات ذات الجدران الرقيقة إلى تقليل خطر التشقق بشكل فعال. تحتاج الأجزاء الوظيفية التي يتم الضغط عليها بشكل متكرر أو يتم التعامل معها بشكل متكرر إلى إيلاء المزيد من الاهتمام لهذا الأمر مقارنة بأجزاء العرض الثابتة.

تعزيز مناطق الضغط العالي محليا

يؤدي سماكة الجزء بأكمله لحماية بعض نقاط الضعف إلى إهدار المواد وإضافة الوزن في كل مكان. يجب عليك فقط إضافة المواد التي يحمل الجزء فيها الحمل فعليًا.

التركيز على تعزيز هذه المجالات:

• فتحات المسامير ومواقع التثبيت
• مناطق ملائمة للتركيب والتي تتشوه بشكل متكرر
• نقاط التركيب تحت الحمل
• المناطق الحاملة التي تم تحديدها أثناء التصميم
• واجهات الاتصال بين الأجزاء المختلفة

متى يجب زيادة سماكة الجدار بدلاً من تغيير عملية الطباعة

يمكن في بعض الأحيان حل فشل الجدار الرقيق عن طريق تعديل تفاصيل التصميم. في بعض الأحيان يتطلب الأمر مقايضة بين زيادة سمك الجدار وتغيير عملية التصنيع.

زيادة سماكة الجدار عندما يكون الجزء ضعيفًا من الناحية الهيكلية

إذا كان الجدار الرقيق لا يتحمل الحمل الحالي، فإن زيادة السُمك المحلي هو الحل المباشر. يعمل هذا بشكل أفضل عندما تكون المشكلة في عدم كفاية المواد، وليس في الهندسة نفسها. ما عليك سوى زيادة سماكة المناطق الحاملة الفعلية. لا تحتاج إلى ضبط إعدادات الطباعة للجزء بأكمله.

قم بتغيير العملية عندما تكون الهندسة هي القيد الحقيقي

لا يعني فشل الجدار الرقيق دائمًا أنك بحاجة إلى زيادة سمك الجدار. عندما يتطلب التصميم تفاصيل دقيقة أو جدرانًا رقيقة معقدة أو قنوات داخلية أو ميزات صغيرة، فإن زيادة سمك الجدار لتجنب فشل الطباعة قد يتعارض مع هدف التصميم الأصلي.

وفي هذه الحالة، قد يكون تغيير عملية التصنيع أكثر ملاءمة من فرض تعديلات على التصميم. التفاصيل التي يصعب تحقيقها باستخدام FDM قد تتم طباعتها بنجاح باستخدام SLA أو MJF، دون أي تعديل في التصميم.

الفكر النهائي

تتمتع Xunjie بأكثر من عشر سنوات من الخبرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد. نحن نساعد المهندسين وفرق الإنتاج على تحويل التصميمات ذات الجدران الرقيقة إلى أجزاء متينة حقًا. نحن نقدم طباعة FDM وSLA وSLS وMJF والمعادن ثلاثية الأبعاد. نحن نقدم أيضًا صب السيليكون بالفراغ والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي. يمكننا مطابقة العملية الصحيحة بناءً على سمك جدار الجزء والاحتياجات الوظيفية.

أرسل لنا الملفات الخاصة بك. سنحدد الأماكن التي قد تسبب فيها الجدران الرقيقة مشاكل قبل الطباعة. إذا كنت بحاجة إلى عرض أسعار، فلا تتردد في الاتصال بنا في أي وقت.

التعليمات

1、 الجزء الرقيق الجدران الذي اشتريته انكسر عند الجدار الرقيق. هل هذه مشكلة في الجودة؟

ليس بالضرورة. إذا كان الكسر نظيفًا وخطوط الطبقة واضحة، فمن المرجح أن معلمات الطباعة لم يتم ضبطها بشكل جيد. هذه هي مسؤولية المورد. ولكن إذا كان الكسر مبيضًا وبه تشوه شد، فربما تكون قد استخدمت قدرًا كبيرًا من القوة أو في الاتجاه الخاطئ أثناء التجميع. الأجزاء ذات الجدران الرقيقة حساسة لاتجاه القوة. بعد استلامها، لا تثنيها بقوة، خاصة بشكل جانبي.

2. هل يمكن استخدام جزء رقيق الجدران مع تشوه طفيف فقط في الوقت الحالي؟

يعتمد ذلك على مكان التشوه وكيفية استخدامه. إذا كان هناك اعوجاج عام بسيط لا يؤثر على التجميع أو المحمل، فلا بأس بالاستخدام على المدى القصير. إذا تركز التشوه عند نقطة اتصال، أو إذا ظهرت علامات بيضاء أو تجاعيد بالفعل، فهو قريب من الكسر ويجب عدم استخدامه مرة أخرى. بالنسبة للتشوه الطفيف، يمكنك محاولة نقعه في الماء الساخن ثم الضغط عليه بشكل مسطح، ولكن فقط للمواد ذات درجة الحرارة المنخفضة مثل PLA. إذا كان جزءًا محملاً، نقترح الاتصال بنا مباشرة لاستبداله. لا تستمر في استخدامه.

3. عندما يكون الجزء ذو الجدران الرقيقة تحت الحمل المتكرر، ما هي معلمات المواد التي يجب أن أنتبه إليها؟

تحت الحمل المتكرر، فإن وضع الفشل الرئيسي للأجزاء ذات الجدران الرقيقة هو كسر الكلال. يجب عليك التركيز على قوة التعب، والاستطالة عند الكسر، وحساسية الشق. يتمتع النايلون والبولي بروبيلين (PP) وبعض الراتنجات الهندسية بمقاومة جيدة للتعب. PLA وراتنج البوليمر الضوئي العادي أسوأ. يؤثر اتجاه الطباعة أيضًا بشكل كبير على عمر التعب. سطح الترابط بين الطبقات هو نقطة الضعف. يمكنك أن تطلب منا تحسين زاوية الموضع. دع اتجاه الضغط الرئيسي يكون موازيا لمستوى الطبقة، وليس عموديا على الطبقة البينية.

4、 ما هي المعلومات التي أحتاج إلى تحديدها على الرسم ثلاثي الأبعاد عند طلب أجزاء مخصصة ذات جدران رقيقة؟

تحتاج إلى تحديد الحد الأدنى لسماكة الجدار على الأقل للمنطقة ذات الجدران الرقيقة، وتفاوتات الأبعاد الحرجة، ومتطلبات المواد، واتجاه التحميل. إذا كانت المنطقة ذات الجدران الرقيقة تحتاج إلى أن تتناسب مع أجزاء أخرى، فلاحظ متطلبات الخلوص المناسب وجودة السطح مباشرة على الرسم. وهذا يساعدنا على تجنب الحكم من خلال الخبرة فقط. يمكنك أيضًا تقديم كائن أو صور مرجعية. وهذا يساعدنا على فهم سيناريو الاستخدام الخاص بك بشكل أسرع ويقلل من التغييرات اللاحقة.

5、 هل تنكسر الأجزاء ذات الجدران الرقيقة بسهولة أكبر في الشتاء أو البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة؟

نعم، تصبح معظم مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد هشة عند درجات الحرارة المنخفضة. هذا ينطبق بشكل خاص على PLA والراتنج العادي. إذا كانت الأجزاء الخاصة بك بحاجة إلى استخدامها أو تخزينها في درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية، فإننا نقترح عليك اختيار النايلون أو البولي بروبيلين أو الراتنج المقاوم لدرجات الحرارة المنخفضة. من الأفضل إخبارنا بدرجة حرارة التشغيل قبل تقديم الطلب. يمكننا تعديل توصية المواد وفقًا لذلك، حتى تتمكن من تجنب الموقف الذي تتشقق فيه الجدران الرقيقة عند أدنى لمسة في الشتاء.