3D打印零件方向:它如何影响强度,精度和表面光洁度

发布于2022年10月4日Protolabs

选择能够提供最小z高度的方向似乎是一种无需思考的选择,因此能够创造出最快的构建时间。但是,根据您的零件要求,仅针对z高度定向可能并不总是最有意义的。在考虑3D打印的零件方向时,还有一些其他的技术因素会起作用。当您考虑3D打印(特别是立体光刻(SLA))的零件方向时,请考虑铅笔。要把这支铅笔一层一层地水平或垂直3d打印出来,需要做些什么呢?水平打印会花费更少的时间,因为它侧躺时更平坦,而垂直打印会花费更长的时间,因为它站得很高,需要更多的绘制层依次堆叠在另一个上面。与垂直打印铅笔相比,水平打印铅笔还需要更多的支撑结构,并且需要额外的时间来移除这些支撑结构以获得成品部分。所以,你的方向选择可以归结为你的铅笔的强度要求或表面光洁度要求,你甚至可能想要定向你的部分在一个角度。在选择时有一些考虑因素有限元构建取向。让我们开始吧!

3d打印部件的强度方向

让我们先看一个快速的插图,解释了3d打印层堆积和零件上的外部力量的一般含义。当张力与各层垂直或垂直时,就容易出现局部无力。当拉力平行或与各层平行时,零件更坚固。当力垂直于各层时,零件通常比力垂直于各层时能承受更大的压缩。以下两点适用:

  1. 按一定的方向打印,使各层与张力最高和最大的轴对齐
  2. 按一定方向打印,使各层与压缩力最大的轴相交

在铅笔的理论情况下,一个水平的构建方向可能会工作,以解释铅笔在使用时将遇到的张力和弯曲力。请注意,这些指导方针始终适用于熔融沉积建模(FDM)部件。SLA部件比FDM部件表现出更少的各向异性,因为层是化学粘合的,并且SLA获得的分辨率比FDM高得多。然而,热固性材料可能需要围绕部件方向进行一些额外的考虑,以最大限度地提高关键部件特征的强度。

紧张关系图
3D打印部件
差异收缩存在于3d打印的部分,如上所示定向。截面积由小到大的快速转变导致了该部分的收缩。

定向以避免差异收缩

一般来说,一个零件的材料分布越不均匀,就越容易出现所谓的微分收缩现象。某些零件的几何形状和尺寸天生就更容易收缩,因为它们没有包括来自前一层材料的足够支撑。为了说明这一点,考虑一个大写字母“h”。当横梁一层一层地出现在中间时,它往往会把支撑腿向内拉,导致底部附近的部分弯曲。为了防止差异收缩,有几个选择。通常,我们在一定角度上构建SLA部件,以减少表面面积,从而减少每层遇到的总体应力。这也有助于提高零件尺寸和公差精度。此外,我们平躺着制造零件,使每一层形成的表面面积与其下一层相同,并且没有大的横截面摆动。当需要尺寸关键或高分辨率的零件特征时,我们建议零件定向以将这些特征定位在零件的向上表面上。请记住,如果化妆品是关键,那么在一个角度上构建部件可能会导致部件的表面光洁度不理想。

3D打印部件

可以通过定向消除零件上的小到大的横截面变化(如上所示)或通过定向零件在一个角度(如图所示)来避免差异收缩。

3D打印部件

如果目标是光滑、美观,那就垂直构建零件。在一个角度上建造将导致可见的层线,如有角度的圆柱体所示。


定向以达到所需的表面光洁度

如果它是重要的为您的部分有一个美容完成在贸易展览或展示中使用,我们将倾向于建立部分平坦,而不是在一个角度。任何关键特征都应该朝上,因为顶部表面将是光滑的,更容易达到尺寸精度。另一方面,如果你的部分是面朝下建造的,需要拆除和爆破的支撑结构会消除任何光滑的效果。

3D打印部件

光滑的效果显示在“H”上,它是平放的。以一定角度建立的“H”突出了图层线条和它们可以对文本产生的视觉效果。

根据经验,我们的团队可能会选择不同的方向,为您提供最优质的零件。要记住的一件重要的事情是,如果您没有指定所需的部件方向(水平还是垂直),我们将自动选择方向以满足最快的构建时间。让我们知道哪些方面对您的3d打印部件最重要,有助于我们确定在构建过程中如何最好地定位您的部件。总的来说,最大的收获是,如果您对3d打印部件有特殊需求,无论是关键功能,成本考虑还是特定所需的表面光洁度,请务必提前让我们的工程师团队知道,以便我们确保您的部件符合您的特定目标。

封面3d打印最终指南

如果你找不到导游,请按此处下载

3D打印权威指南

我们的综合指南导航整个增材制造过程-从原型到生产。

3D打印报价图

需要定制3d打印部件?上传您的CAD文件,即时在线报价。

获取打印部件