设计3d打印部件时应避免的7个错误
通过导航增材制造挑战(如坚持最小特征尺寸，避免翘曲等)来改进零件设计
设计师和工程师越来越多地转向工业级3D打印(增材制造)，以获得高质量的原型和最终用途的生产部件。3D打印的选择也很多。在Protolabs，我们提供六种加性方法:直接金属激光烧结(DMLS)、立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、多射流融合(MJF)、碳DLS和PolyJet。
因此，我们要求我们的应用工程师编写一份清单，列出他们在3D打印的CAD模型中经常看到的麻烦问题，以及解决这些问题的技巧。这里有七个常见的错误要避免，以帮助您提高3d打印设计的可制造性和缩短运行时间。
1.避免对某些工艺、材料的特征尺寸过大或过小
这是一个主要问题，您将在几个加法方法中看到这个问题。请记住，有一些几何形状，将允许例外，所以随时咨询我们的应用工程师的问题之一。
摘要
金属3D打印的壁厚可能会很棘手，而且根据金属材料的选择、方向和分辨率而有所不同。例如，铝的最小特征尺寸要求比其他金属材料高得多。一般来说，对于铝，指定至少0.030英寸。- 0.040英寸。(0.762mm - 1.016mm)为壁厚，因为两者都较难烧结。
对于其他金属，高分辨率(HR) DMLS打印的绝对最小特征尺寸(对于正特征-那些固体或致密的特征)为0.006英寸。(0.1524毫米)和0.012英寸。(0.3048mm)用于正常分辨率(NR) DMLS打印。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每个特征都将形成或在后处理中幸存下来。这个最小值适用于位于绘图平面(x, y)的精心设计的特征，例如墙壁或垂直的特征。水平或倾斜的墙壁具有更高的最小特征尺寸0.015英寸。(0.381毫米)HR DMLS打印和0.030英寸。(0.762毫米)的NR DMLS打印。这是由于这些特征落在构建方向(z)上。增加的厚度有助于避免与激光穿透或需要精加工的支撑表面发生冲突。
井眼尺寸取决于井眼深度和分辨率。通常，孔径小于0.025英寸。(0.635mm)容易密封关闭或比设计尺寸小。对于小于0.025英寸的孔。(0.635)，考虑高分辨率。
评估功能 |
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|---|---|---|---|
| 摘要 | SLA | 碳DLS | |
最小尺寸:积极的特征 |
铝: 其他金属: |
微分辨率: |
0.020英寸。(0.508毫米) |
最小尺寸:负空间(孔，槽，槽，间隙) |
0.025英寸。(0.635毫米) | 孔: 渠道: 槽: |
0.025英寸。(0.635毫米) |
SLA
SLA的尺寸精度和高表面质量使其成为高保真项目的可靠选择。然而，方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用于添加的部件。
直径小于0.020英寸的孔。(0.508mm)在建造过程中容易密封。内部通道应至少为0.025英寸。(0.635mm)，槽位至少为0.015 in。(0.381毫米)。如果模型要求的孔数小于0.020 in。(0.5mm)，或小于0.015 in的槽。(0.381mm)，考虑我们的微分辨率材料，提供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的最小特性大小?SLA技术提供了业界最好的特性分辨率之一。功能小至0.0025英寸。(0.0635mm) MR, 0.005 in。(0.127mm) HR, 0.010 in。(0.254mm)在NR中可以形成。这种特征分辨率只能在绘制平面(x, y)中获得，因此诸如支撑墙，插入和压花特征(想想3d打印的微型模具)等特征。在最小特征尺寸为0.016英寸的构建方向上，壁厚不同。(0.4064mm)在NR和HR和0.008 in。(0.2032mm)请记住，越长/越高的薄特征就越需要生存所需的厚度。
碳DLS
当为碳DLS设计零件时，重要的是要有至少0.040英寸的壁厚。- 0.125英寸。(1.016mm × 3.175mm)。任何小于0.040英寸的。值将导致特征不完全成形，或严重翘曲。
有时这些薄壁会导致零件在后期处理中容易破碎。另一方面，我们有时会看到墙壁太厚，这可能导致应力开裂或尺寸不准确。重要的是，尽量保持大多数墙壁在0.040英寸。- 0.125英寸。的范围内。
而结构墙需要至少0.040英寸。(1.016mm)， Carbon具有优异的正特征分辨率。最小正特征尺寸为0.020 in。(0.508毫米)。这适用于小文本、插入和压花等功能。
对于负空间，我们建议最小的孔、槽或间隙尺寸至少为0.025英寸。(0.635mm)，由于树脂的粘性，任何小于这个的东西在建造过程中都有密封关闭的风险。
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。常见的几何形状可能会出现问题，包括盲孔、螺纹以及内径和锥度与外墙太近的区域。
- 壁厚:这是指在任何方向的厚度上的零件壁或几何形状。最小允许壁厚为0.030英寸。(0.762毫米)的SLS和0.020英寸。(0.508mm)， MJF。
- 渠道差距:这是指两个特征之间的距离。在设计3d打印尼龙时，通道间隙是需要考虑的重要因素，因为烧结过程可以将两个不考虑通道间隙的特征融合在一起。我们建议最小通道间隙尺寸为0.030英寸。(0.762毫米)用于SLS和MJF。
- 刀边:考虑具有嵌入功能的设计，例如反钻孔。您的尺寸可能会在孔的远端低于最小特征尺寸。这可能导致不能正确形成的缩短或圆形特征。
2.避免低分辨率的STL文件
在某些情况下，我们收到的STL文件是低分辨率的，这导致粗糙的饰面(表面类似于宝石)。低分辨率的文件和粗糙的饰面不会阻止我们制造零件，但它可能会影响零件的美观性。大多数CAD建模软件允许您在导出设置中调整STL分辨率。减小公差通常具有最大的效果，并能提高分辨率。我们建议你确保你的STL是高分辨率的(不要太大，以至于不能上传或操作100MB或更小)，或者提交一个STP/STEP文件，我们可以在我们这边转换为STL。
我们接受以下CAD文件用于3D打印:MESH (.stl)， STEP (.stp/. STEP)， SOLIDWORKS (.sldprt)或IGES (.igs/. IGES)。
3.防止SLS和MJF零件翘曲
SLS和MJF等基于粉末的印刷工艺利用热量将粉末烧结成固体部分。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。部分越大。(177.8毫米)及以上尤其困难——零件越容易翘曲。零件越薄，越接近最小特征尺寸，就越有可能发生翘曲。如果您担心翘曲可能是您设计的问题，我们推荐四种选择。
- 使零件接近0.125 in的均匀厚度。(3.175mm)，以帮助确保稳定性。
- 选择玻璃填充或矿物填充尼龙，如pa12 40%玻璃填充或pa12 25%矿物填充(SLS材料)。
- 如果你的部分大于7英寸。如果您担心翘曲，另一种选择是在我们的大框架SLS机器上运行未填充的尼龙材料，构建范围为17.6英寸。(447.04毫米)宽17.6英寸。(447.04毫米)× 17英寸。(431.8毫米)。
- 最后一个选择是在我们的大幅面立体光刻(SLA)机器上打印零件，其构建范围可达29英寸。(736.6毫米)× 25英寸。(635毫米)× 21英寸。(533.4毫米)。
4.避免SLS、MJF的差异收缩
与零件翘曲类似，当零件的材料分布不均匀时，也会发生差异收缩。当部件的一侧与部件的其余部分相比异常厚时，这将导致部件以不同的速率热冷却。较厚的部分将比薄的区域冷却得慢得多，这可能导致不希望的部分收缩。
如果零件上需要一个厚的特征，我们建议将特征中空到大约0.100英寸的外壳。(2.54毫米)至0.125英寸。(3.175毫米)。如果可能的话，匹配您的部分的整体厚度，大功能的外壳厚度。
5.避免DMLS部件的大悬垂
金属3D打印有自己的一套设计问题，但一个常见的项目经常出现涉及悬垂。与为零件设计提供平滑斜率的自支撑角度不同，悬垂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在支持悬垂方面相当有限。任何大于0.020英寸的悬垂。(0.5mm)应有额外的支撑，以防止损坏部分。当设计悬挑时，明智的做法是不要突破极限，因为大的悬挑会导致零件细节的减少，甚至更糟。看看这个最近的金属3d打印部件的设计技巧为DMLS如何制造复杂、耐用、轻质的金属部件提供了更多指导。
6.不要为SLA零件选择错误的材料
今天的SLA机器使用一系列热塑性材料，有几种选择来模拟聚丙烯，ABS和聚碳酸酯可用。但是，请注意术语“类似热塑性塑料”。这是一个重要的区别，因为SLA材料的机械性能只模仿它们的模制对应物。SLA零件不能提供与烧结、铸造、机加工或模塑零件相同的强度和耐用性。也就是说，SLA仍然是高质量原型部件的最佳选择，其中形状和配合的验证(但不一定是功能)是最重要的因素。你可以在我们的设计技巧中找到更多的指导SLA材料在我们的3D打印材料选择指南．此外，如果需要帮助，我们的应用工程师可以在材料和制造工艺选择期间帮助指导您。
7.确保3d打印的弹性体部件适合覆盖成型
接下来，建议在3D打印弹性体周围谨慎。PolyJet使用一种特殊类型的“可喷涂”液体光聚合物，其硬度可以在飞行中调整，也可以在同一建筑中调整。这个过程使它成为原型零件的一个很好的选择，这些零件将在某些时候被覆盖-例如，电动工具的柔软，可抓握的手柄，或科学仪器外壳的防风雨垫圈盖。此外，还有白色、黑色和透明/半透明的数码光聚合物可供选择。
因此，如果您想验证复模设计，这可能是一个很好的开始。然而，这就是需要注意的地方，请务必与我们的应用工程师检查您的3d打印部件是否也适合成型。一些设计师在设计某一特定部件时遇到了麻烦，结果却发现它无法以一种经济有效的方式批量生产。更多信息可以在我们的弹性体设计技巧在我们的2022世界杯时间表华体会app官网服务页面。
我们知道我们在这里涵盖了很多3D打印领域，但与往常一样，如果有任何问题，请随时致电877-479-3680或与我们联系(电子邮件保护)．