Orientação da peça para impressão 3D:como ela afeta a resistência, a precisão e o acabamento da superfície

Pode parecer óbvio optar pela orientação que oferece a altura z mínima e, portanto, o tempo de construção mais rápido. Porém, orientar apenas para a altura z nem sempre faz mais sentido em termos de requisitos de peça. Existem alguns outros fatores técnicos que entram em jogo quando se pensa na orientação da peça para impressão 3D. Quando você pensa na orientação da peça para impressão 3D - especificamente estereolitografia (SLA) - pense em um lápis. O que seria necessário para imprimir em 3D este lápis camada por camada na horizontal ou na vertical? Fazê-lo horizontalmente levaria menos tempo, porque é mais plano quando deitado de lado, e imprimi-lo verticalmente levaria muito mais tempo, porque está alto e requer mais camadas desenhadas empilhadas sequencialmente uma sobre a outra. A impressão horizontal também exigiria mais estruturas de suporte em comparação com a impressão vertical do lápis, e isso exigiria mais tempo para remover para obter uma peça acabada. Portanto, sua seleção de orientação pode se resumir a requisitos de resistência ou requisitos de acabamento de superfície para seu lápis, e você pode até querer orientar sua peça em um ângulo. Há algumas considerações ao selecionar a orientação de construção da estereolitografia. Vamos entrar nisso!

Orientação da peça impressa em 3D para resistência

Vamos primeiro ver uma ilustração rápida que explica as implicações gerais do acúmulo de camada de impressão 3D e forças externas nas peças. Quando as forças de tração são normais ou perpendiculares às camadas, tende a ocorrer o enfraquecimento da peça. Quando as forças de tensão são paralelas ou alinhadas com as camadas, a peça é mais forte. Quando as forças são normais às camadas, a peça geralmente é capaz de acomodar mais compressão do que se as forças estiverem alinhadas com as camadas. Dois tópicos se aplicam:

1. Imprima em uma orientação para que as camadas se alinhem com o eixo onde as forças de tensão são mais altas e
2. Imprima em uma orientação para que as camadas cruzem o eixo onde as forças de compressão são mais altas

No caso teórico do lápis, uma orientação de construção horizontal provavelmente funcionará para explicar a tensão e as forças de flexão que o lápis encontrará quando estiver em uso. Observe que essas diretrizes sempre se aplicam às peças de Modelagem de Deposição Fusível (FDM). As peças SLA exibem muito menos anisotropia do que as peças FDM porque as camadas são ligadas quimicamente e a resolução alcançada com SLA é muito maior do que com FDM. No entanto, os materiais termofixos podem exigir algum pensamento adicional sobre a orientação da peça para maximizar a resistência dos recursos críticos da peça.

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O encolhimento diferencial está presente em uma peça impressa em 3D que foi orientada conforme mostrado acima. A rápida transição de pequena para grande área de seção transversal causou encolhimento nesta parte.

Orientação para evitar encolhimento diferencial

Em geral, quanto mais desigual for a distribuição de material em uma peça, mais propensa ela será vítima de um fenômeno conhecido como encolhimento diferencial. Certas geometrias e tamanhos de peças são inerentemente mais propensos a encolher porque não incluem suporte adequado das camadas anteriores de material. Para ilustrar isso, pense em uma letra maiúscula "H". Quando a seção da barra transversal aparece camada por camada no meio, ela tende a puxar as pernas de apoio para dentro, fazendo com que a peça se curve perto da parte inferior. Para evitar o encolhimento diferencial, existem algumas opções. Frequentemente, construímos peças de SLA em um ângulo para reduzir a área da superfície e, portanto, a tensão geral encontrada em cada camada. Isso também ajuda a aumentar a dimensionalidade da peça e a precisão de tolerância. Além disso, construímos peças deitadas de modo que cada camada formada tenha a mesma área de superfície que a camada abaixo dela e não haja grandes oscilações na seção transversal. Quando são necessárias características críticas de dimensão ou peças de alta resolução, aconselhamos que as peças sejam orientadas para posicionar essas características na superfície voltada para cima da peça. Lembre-se de que a construção de peças em um ângulo pode resultar em peças com acabamento de superfície não ideal se a aparência for fundamental.

A contração diferencial pode ser evitada orientando para eliminar pequenas a grandes alterações na seção transversal da peça (mostrado acima) ou orientando a peça em um ângulo (mostrado à direita).

Se o objetivo for suave, as características cosméticas, construa as peças verticalmente. Construir em um ângulo causará linhas de camada visíveis, conforme mostrado no cilindro angulado.

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Orientação para obter o acabamento superficial desejado

Se for importante que sua peça tenha um acabamento cosmético para uso em uma feira ou exibição, tendemos a construir a peça plana e não em ângulo. Quaisquer recursos críticos devem estar voltados para cima, pois as superfícies superiores serão lisas e mais propensas à precisão dimensional. Por outro lado, se sua peça for construída voltada para baixo, as estruturas de suporte que precisam ser removidas e jateadas eliminariam qualquer efeito brilhante.

O efeito brilhante é mostrado no “H” que foi construído deitado. O “H” construído em um ângulo destaca as linhas da camada e os efeitos visuais que elas podem ter no texto.

Como regra geral, nossa equipe pode escolher uma orientação diferente para fornecer a você a peça de melhor qualidade. Uma coisa importante a ter em mente é que, se você não especificar uma orientação de peça desejada (horizontal x vertical), escolheremos automaticamente a orientação para atender o tempo de construção mais rápido possível. Deixar-nos saber quais aspectos são mais vitais para suas peças impressas em 3D nos ajuda a determinar a melhor forma de orientar sua peça durante o processo de construção. No geral, a maior conclusão é que, se você tiver uma necessidade específica de uma peça impressa em 3D, sejam recursos críticos, consideração de custo ou um acabamento de superfície específico desejado, certifique-se de informar nossa equipe de engenheiros com antecedência para que possamos garantir sua parte atende aos seus objetivos específicos.