Como obter peças impressas em 3D mais fortes

A impressão 3D é capaz de criar peças de polímero e metal fortes. No entanto, certas aplicações de peças impressas em 3D podem exigir muito mais resistência. O design e a seleção de materiais são os fatores mais críticos que determinam a resistência de uma peça impressa em 3D. No entanto, mesmo uma peça bem projetada pode mostrar fraqueza e falhar em serviço se outras técnicas simples e importantes de melhoria de resistência forem ignoradas.

Existem várias técnicas para fortalecer impressões 3D. Eles podem ser agrupados em três grandes categorias:geometria da peça, configurações de impressão e pós-processamento.

Geometria da peça

A geometria da peça desempenha um papel vital na determinação da força de uma impressão 3D. O uso de filetes e chanfros aumenta a resistência mecânica das arestas, enquanto os reforços e nervuras fornecem suporte estrutural.

Use filetes ou chanfros

Filetes ou chanfros fornecem uma base sólida para seções mais finas em peças 3D. Eles evitam que os bicos derrubem partes delicadas da impressão.

Use costelas e reforços

Costelas e reforços são extrusões finas que se projetam perpendicularmente de uma parede ou plano. Eles fornecem suporte e aumentam a resistência da peça. A espessura das nervuras deve ser a metade da espessura da parede e deve ser espaçada a uma distância mínima de duas vezes a espessura das paredes. Costelas grandes e altas devem ser evitadas; em vez disso, várias pequenas costelas devem ser usadas.

Configurações de impressão 3D

As configurações ideais do processo de impressão 3D são necessárias para produzir peças mais fortes. Essas configurações incluem o seguinte.

Preencher na impressão 3D

O preenchimento refere-se simplesmente à quantidade de material dentro das paredes externas da peça 3D. Esta técnica é comumente usada na impressão 3D FDM para aumentar a resistência. A configuração de preenchimento é feita de duas maneiras, padrão de preenchimento e densidade de preenchimento.

Padrão de preenchimento

Esta é uma estrutura repetitiva que preenche o espaço dentro de uma peça impressa em 3D. Geralmente está escondido da vista. Existem vários estilos de padrões de preenchimento. Eles incluem; padrão triangular, arqui, retangular, favo de mel ou hexagonal e concêntrico. O padrão de preenchimento Archi é mais adequado para peças circulares ou arredondadas. O padrão de preenchimento retangular é capaz de fornecer uma peça 100% densa por causa de sua grade paralela e perpendicular. O padrão de preenchimento hexagonal fornece a maior relação resistência-peso, mas leva mais tempo para imprimir.

Densidade de preenchimento

Um preenchimento de 0% não possui preenchimento e um preenchimento de 100% fornece uma parte completamente sólida. O preenchimento 100% faz a parte mais forte. No entanto, em muitos casos, é um uso desnecessário de material que aumenta o peso e o custo. O padrão de favo de mel é melhor para porcentagens inferiores a 50%, enquanto o padrão retilíneo é melhor para porcentagens acima de 50%. As densidades comuns de preenchimento estão entre 20% e 25%.

Orientação da peça

As peças impressas em 3D são mais fortes em planos paralelos ao gabinete de construção porque a ligação molecular em uma camada é muito maior do que as ligações adesivas entre as camadas. Estes são os planos X e Y. Embora essa técnica seja comum à impressão 3D FDM, ela pode ser usada em outros processos, como SLA e SLS, para melhorar a resistência. A orientação da peça depende de onde a carga e as pressões serão experimentadas na peça.

Espessura da casca

Isso desempenha um papel significativo no fortalecimento de peças 3D. Uma casca mais grossa torna a peça mais forte. Para impressão FDM, uma espessura de revestimento de 3 a 4 vezes o diâmetro do bocal é melhor para peças que serão submetidas a cargas pesadas e sustentadas. A maioria dos processos de impressão 3D usa um mínimo padrão de cerca de 1 mm de espessura. No entanto, aumentar isso melhorará a resistência à tração e ao impacto. Para obter informações detalhadas sobre a espessura recomendada para outras tecnologias de impressão 3D, consulte nossos guias de design.

Processamento de pós-produção

Para aumentar ainda mais a resistência das peças impressas, você também pode considerar o pós-processamento. As seguintes operações de pós-processamento podem aumentar muito a resistência das peças impressas em 3D.

Recozimento

O recozimento é simplesmente um processo de aquecimento de uma peça impressa em 3D e permitir que ela resfrie gradualmente para aliviar as tensões internas, resultando em uma peça mais resistente. Embora os metais e o vidro possam ser recozidos, nem todos os polímeros podem ser recozidos. Alguns materiais adequados para recozimento são PLA, PET e PA 12.

Eletrogalvanização

A galvanoplastia é uma técnica de pós-impressão que envolve a imersão da peça em uma solução de água e sais metálicos. Quando a corrente passa pela solução, os cátions metálicos formam uma fina camada ao redor da peça. Essa técnica pode ser aplicada a peças 3D de impressoras FDM, SLS, SLA ou SCM. Dá à peça uma propriedade mecânica quase idêntica às peças metálicas e, portanto, é uma alternativa muito mais barata à impressão 3D de metal para várias aplicações.

No entanto, as peças galvanizadas ainda são plásticas por dentro e, portanto, se forem aquecidas a uma temperatura mais alta do que a temperatura de amolecimento do plástico interno, a resistência interna será perdida; mesmo que o metal exterior não derreta. Vários metais podem ser usados ​​para galvanoplastia, como zinco, cromo, níquel, cobre, etc. Antes da galvanoplastia, é importante preparar a peça 3D para estabelecer uma superfície condutora adequada para o metal aderir. Grafite é comumente usado para o priming.

Revestimento de resina

Resinas epóxi ou resinas de poliéster podem ser usadas para revestir peças impressas em 3D. O revestimento epóxi é um revestimento de superfície insolúvel que é feito com tinta epóxi. A tinta contém dois produtos químicos; uma resina epóxi e um endurecedor. O revestimento resultante é geralmente mais durável e mais resistente do que as peças não revestidas. No entanto, o revestimento epóxi não é apropriado se forem necessárias extrema precisão geométrica e arestas vivas para a peça. As resinas de poliéster, por outro lado, são finas e podem ser espalhadas sobre peças intrincadas. A resina começa a endurecer em 5 minutos após a aplicação e geralmente leva 24 horas para secar completamente. O revestimento de resina pode ser aplicado a qualquer peça de qualquer impressora.

Reforço de fibra de carbono

Fibras de carbono ou vidro também podem ser usadas para reforçar peças 3D. A fibra de carbono tem uma excelente relação resistência-peso e é melhor usada para peças usadas em condições de carga constante. Ao contrário do carbono, as fibras de vidro dobram-se até a falha. As fibras podem ser laminadas de duas maneiras:

• Reforço de fibra curta

Neste método, as fibras são picadas e misturadas com o termoplástico para melhorar a resistência e rigidez

• Reforço contínuo de fibra

Nesta técnica, a fibra deve ser continuamente integrada no termoplástico à medida que vai sendo extrudada e depositada. Esta técnica requer dois bicos para imprimir ao mesmo tempo.

Conclusão

Na Xometry Europe, oferecemos várias opções de reforço para peças impressas em 3D, conforme solicitado pelos clientes. Basta acessar nossa plataforma de cotação instantânea, fazer upload de seus modelos, escolher suas opções e pronto:sua peça impressa em 3D de alta resistência será entregue a você em apenas alguns dias.