设计3d打印部件时要避免的7个错误
通过导航增材制造挑战来改进零件设计，例如坚持最小特征尺寸，避免翘曲等
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打印的选择比比皆是。在Protolabs，我们提供六种加法方法:直接金属激光烧结(DMLS)、立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、多射流熔合(MJF)、碳DLS和PolyJet。
因此，我们要求我们的应用工程师编制了一份清单，列出了他们在用于3D打印的CAD模型中经常遇到的麻烦问题，以及解决这些问题的技巧。这里有七个常见的错误，以避免帮助您提高您的3DP设计的可制造性和缩短运行时间。
1.避免某些工艺、材料的特征尺寸过大或过小
这是一个主要问题，您将在多个添加方法中看到它的出现。请记住，有些几何图形允许出现例外，因此如果有任何问题，请随时咨询我们的应用程序工程师。
摘要
金属3D打印的壁厚可能是棘手的和不同的，这取决于金属材料的选择，方向和分辨率。例如，铜和铝比其他金属材料要求更高的最小特征尺寸。一般来说，对于铜和铝，指定至少0.030英寸。- 0.040英寸。(0.762毫米- 1.016毫米)的壁厚，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(对于正面特征-那些固体或密集的特征)是0.006英寸。(0.1524mm)， 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。这并不意味着在这个厚度下设计的每个特征都能形成或在后期处理中存活下来。这个最小值适用于在绘制平面(x, y)上设计良好的特征，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为0.015英寸。(0.381毫米)HR DMLS打印和0.030英寸。(0.762毫米)NR DMLS打印。这是因为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修整的支撑表面发生冲突。
井眼尺寸取决于井眼深度和分辨率。通常情况下，井眼小于0.025英寸。(0.635mm)将容易密封关闭或小于设计。适用于小于0.025 in的孔。(0.635)，考虑高分辨率。
扩大功能 |
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|---|---|---|---|
| 摘要 | SLA | 碳DLS | |
最小尺寸:正面特征 |
铜和铝: 其他金属: |
微分辨率(MR): |
0.020英寸。(0.508毫米) |
最小尺寸:负空间(孔、槽、槽、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，取向将在特征形成中发挥作用。了解这些基于构建方向的最小值将有助于您更好地设计添加剂部件。
直径小于0.020 in的孔。(0.508mm)在建造过程中容易被密封。内部通道应至少0.025英寸。(0.635mm)，槽位不小于0.015 in。(0.381毫米)。如果模型要求的孔小于0.020英寸。(0.5mm)或小于0.015 in。(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:正常、高和微(MR)。
SLA的最小特征大小?SLA技术提供了业界最好的功能分辨率之一。特征小到0.0025英寸。(0.0635mm)在MR, 0.005英寸。(0.127mm) in HR, 0.010 in。(0.254mm)的NR可以形成。这种特征分辨率只能在绘制平面(x, y)中获得，因此特征如支撑墙、嵌入和浮雕特征(想想3d打印的微型模具)。在构建方向上，壁厚不同，最小特征尺寸为0.016英寸。(0.4064mm) NR和HR和0.008 in。(0.2032mm)请记住，薄的特征越长/高，它需要的厚度就越大。
碳DLS
在为碳DLS设计零件时，重要的是至少要有0.040英寸的壁厚。- 0.125英寸。(1.016毫米乘3.175毫米)。任何小于0.040英寸的东西。值将导致特征不完全形成，或严重翘曲。
有时这些薄壁会导致零件在后期处理中很容易断裂。在另一方面，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。尽量保持大多数墙壁在0.040英寸是很重要的。- 0.125英寸。的范围内。
而结构墙至少需要0.040英寸。(1.016mm)，碳具有优异的正特征分辨率。最小正特征尺寸为0.020英寸。(0.508毫米)。这适用于小文本、嵌入和浮雕等特征。
对于负空间，我们建议最小孔、通道或间隙尺寸至少为0.025英寸。(0.635mm)由于树脂的粘性-任何低于这个将有密封关闭的风险在建造过程中。
3 d打印尼龙长袜
对于3d打印的尼龙部件，下面列出的是我们经常在CAD模型中需要解决的部件上看到的三个重要问题。可能存在问题的常见几何形状包括盲孔、螺纹以及内径和锥度与外墙过于接近的区域。
- 壁厚:这是指零件壁或几何图形上任何方向的厚度。最小允许壁厚为0.030英寸。(0.762毫米)在SLS和0.020英寸。(0.508mm)在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，通道间隙是很重要的考虑因素，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)对SLS和MJF。
- 刀边:考虑具有嵌入特征的设计，例如反钻孔。在孔的远端，你的尺寸可能会下降到最小特征尺寸以下。这可能会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，我们会收到低分辨率的STL文件，这会导致粗糙的面形(类似于宝石的表面)。低分辨率的文件和粗糙的切面不会阻止我们制造零件，但它可能会影响零件的美观。大多数CAD建模软件允许您在导出设置中调整STL分辨率。减少容忍通常有最大的效果和提高分辨率。我们建议您确保您的STL是高分辨率的(不要太大，不能上传或操作100MB或更小)，或者提交一个STP/STEP文件，我们可以在我们的一端将其转换为STL。
除了STL文件，我们还接受本地SolidWorks (.sldprt)或ProE (.prt)文件以及来自其他CAD系统输出的实体3D CAD模型，如IGES (.igs)， STEP (.stp)， ACIS (.sat)或Parasolid (.prt)。X_t或。x_b)格式。
3.防止SLS和MJF零件翘曲
粉末打印工艺，如SLS和MJF，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，零件尺寸和总厚度对零件翘曲潜力的影响最大。越大的部分7。(177.8mm)及以上是特别困难的部分越容易翘曲。零件越薄，总体上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中的一个问题，我们推荐四种选择。
- 使零件接近0.125 in的均匀厚度。(3.175毫米)以确保稳定性。
- 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)。
- 如果你的部分超过7英寸。(177.8mm)并且您担心翘曲，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)长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尺寸立体光刻(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。(635mm) 21英寸。(533.4毫米)。
4.避免SLS, MJF中的差异收缩
与零件翘曲类似，当零件的材料分布不均匀时，也会发生差动收缩。当零件的一侧比零件的其他部分特别厚时，这会导致零件以不同的速度热冷却。较厚的部分比薄的部分冷却得慢得多，这可能导致不希望的部分收缩。
如果零件上需要较厚的特征，我们建议将特征中空到大约0.100英寸的壳层。(2.54毫米)至0.125英寸。(3.175毫米)。如果可能的话，将零件的整体厚度与大特征的外壳厚度匹配。
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，但经常出现的一个常见项目涉及悬垂。与为部件设计提供平滑斜坡的自支撑角度不同，悬垂是部件几何形状的突然变化。与其他3D打印技术(如立体光刻和选择性激光烧结)相比，DMLS在对悬垂的支持方面相当有限。任何大于0.020英寸的悬垂。(0.5mm)应有额外的支撑，以防止损坏零件。在设计悬挑时，明智的做法是不要突破极限，因为过大的悬挑会导致部分细节的减少，更糟糕的是，会导致整个构建崩溃。看看这个最近的金属3d打印部件的设计提示为DMLS如何制造复杂、耐用、轻质金属部件提供了更多指导。
6.不要为SLA部件选择错误的材料
今天的SLA机器使用一系列类似热塑性塑料的材料，有几种选择来模仿聚丙烯，ABS和聚碳酸酯。但是，请注意术语“类热塑性塑料”。这是一个重要的区别，因为SLA材料的力学性能只是模仿它们的模塑对应物。SLA零件不能提供与烧结、铸造、机械加工或模压零件相同的强度和耐久性。也就是说，对于高质量的原型零件来说，SLA仍然是一个很好的选择，其中最重要的因素是形式和适合性的验证，而不一定是功能。您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过程中提供指导。
7.确保3d打印的弹性体部件适合过度成型
其次，建议谨慎对待3D打印的弹性体。PolyJet使用一种特殊类型的“可喷涂”液体光敏聚合物，其硬度可以在飞行和相同的构建中调整。这一过程使其成为在某些时候会被过度成型的部件原型的绝佳选择——例如，电动工具的柔软、可抓握的手柄，或科学仪器外壳的耐风雨垫圈盖。此外，数字光聚合物在白色，黑色，和透明/半透明可用。
因此，如果你想验证模具设计，这可能是一个很好的开始。然而，这就是需要注意的地方——一定要与我们的应用工程师一起检查，您的3d打印部件也适合成型。一些设计师陷入了一个特定的部件设计的困境，却发现它不能以一种具有成本效益的方式大规模生产。更多信息可在我们的弹性体设计提示在我们的过模和插模华体会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，请致电877-479-3680或与我们联系(电子邮件保护)．