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如何优化FFF 设计

   2020-10-29 UltimakerUltimaker30
核心提示:熔丝制造(FFF)作为普及最为广泛的3D打印技术之一打破了常见的设计束缚,延伸了设计的灵活性和易用性。显然,为了确保较高成功率的3D打印输出,理解FFF设计并从最佳实践中汲取相关经验至关重要。遵循FFF3D打印的最佳实践有助于确保打印的质量和成功率使用FFF3D打印的最佳时机为了能更直观地了解3D打印这种生产形式,我们会
     熔丝制造(FFF)作为普及最为广泛的3D打印技术之一——打破了常见的设计束缚,延伸了设计的灵活性和易用性。显然,为了确保较高成功率的3D打印输出,理解FFF设计并从最佳实践中汲取相关经验至关重要。
 
    遵循FFF3D打印的最佳实践有助于确保打印的质量和成功率
 
    使用FFF3D打印的最佳时机
 
    为了能更直观地了解3D打印这种生产形式,我们会在这部分通过打破3D打印的一些利弊,并将其与其他形式的生产进行比较。
 
    -FFF3D打印与数控机床加工(CNC)-
 
    计算机数字控制机床(CNC)机器通过编码和编程指令自动创建工具或零件。
 
    FFF3D打印胜过数控机床加工的三个关键领域——适合低产量的快速周转时间、更简短的制造流程、更容易生产复杂的零件。
 
    至于批量生产,相较于使用数控机床加工,FFF3D打印技术可能需要更长的时间。因为一旦产品最终确定并生产出G-code,数控机床预计将以更快的速度生产零部件。然而,这也经常导致组织需要依靠数台3D打印机的支持,以备份长长的CNC作业队列,并同时创建零件。
 
    此外,由于某些耗材无法满足高级应用要求,如PLA或ABS,所以数控机床可能是首选。
 
    -FFF3D打印与注射成型(InjectionMolding)-
 
    在评估注塑成型时,FFF3D打印技术脱颖而出,因为它在成本和知识方面的门槛都很低。
 
    受到多项工艺参数和设计的限制,注射成型通常严格需要有实际操作经验的专业知识。与注塑成型不同,FFF3D打印无需创建和维护模具,并允许快速和简单的设计修改。注射成型的最大好处是快速生产大量零件,并提供一个表面光滑的最终产品。
 
    FFF设计应该注意哪些方面
 
    在进行3D打印设计时,综合多方面进行考虑和调试有助于从创建的部件中获得最大价值——提高打印成功率、降低生产成本并加快产品开发周期。
 
    01考虑权衡构建体积
 
    想要打印的部件大小取决于3D打印机的构建体积。
 
    UltimakerS5的构建尺寸为330x240x300毫米——在保证高精确度的同时,如此的构建体积已经足够大,适用于约80%客户的应用需求。
 
    若部件体积太大,建议采用模块化方式(拆解模型,分别进行打印后组合成体)。通过使用模块化设计,能实现同时在不同的机器上打印两个部件,也可以通过设计衔接部分,以便稍后的组合操作。
 
    02打印时物件的摆放方向是关键
 
    因为FFF是一层一层地进行打印,所以在打印过程的早期确定打印方向有助于促进设计选择、文本对齐和抓取特性。
 
    力学性能是各向异性的,这意味着它们随着方向的不同而不同。如下图所示,如果拉伸测试的样品是平印的,它将在拉伸方向上更强。



Ultimaker

 
    部件的承受能力取决于不同的建层和受力方向
 
    打印的方向直接影响悬垂的位置—— 和模型是否需要支持。这可能会影响全部的打印时间、去除支撑材料所需的后处理时间以及某些表面的光洁度。
 
    03评估悬垂支撑需求
 
    FFF打印部件的自支撑度最高可达45度,这与其他3D打印技术不同——后者则需要全方位覆盖支撑材料。45度以下的悬垂应该在下方使用支撑材料。
 
    04遵循桥接支撑指南
 
    最基本的耗材规则之一就是——桥接之间有10mm的间隔时,无需使用支撑。
 
    但值得一提的是,在主动冷却和其他优化设置的帮助下,我们可以实现在Ultimaker3D打印机上用ToughPLA耗材打印间隔达25mm的部件。
 
    05正确选择喷嘴尺寸
 
    在设计体积较小的部件时,需要考虑到层高、壁厚和喷嘴尺寸。最小高度应在0.06毫米以上,最小壁厚应为0.5毫米。
 
    Ultimaker3D打印机使用的最小喷嘴直径为0.25毫米。如果你使用较大的喷嘴,比如0.4毫米或0.8毫米,你的打印速度会快得多,但层高和厚度也会增加。
 
    06设计时孔的直径大小不容忽视
 
    最小孔尺寸取决于材料和设置,是指不需要填充材料即可打印的最小孔径。
 
    根据经验,3D打印的孔径不应该小于2毫米。如果需要精确的孔,建议将孔设计得比预期的小,并采用钻孔操作进行后期处理。 当两个或多个组件一起打印时,需要保持0.6毫米的间隔,确保之后可移除。
 
    07尽量避免出现尖角设计
 
    虽然可以在CAD建模软件中设计尖角,但打印可能会造成变形。增加与底层接触的表面面积将减少翘曲的可能性。
 
    08如何减少象脚(ElephantFoot)现象
 
    “象脚现象”(ElephantFoot)——当打印时没有设置Raft,第一层可能会比其余部分稍大。
 
    虽然很少被注意到,但它降低了功能原型的容忍度。通过在打印的底部边缘添加一个小的45度倒角(过渡边),可以适当减少“象脚”的出现。
 
标签: Ultimaker FFF
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