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强度好、韧性佳,尼龙3D打印应用多多!

发表时间:2021-03-08 09:46


尼龙,又名聚酰胺,在3D打印领域较于其他非金属材料拥有无可比拟的优势,如耐磨、耐热、韧性佳,以及具备良好的抗冲击性、耐腐蚀性等。这些特性结合3D打印技术,即成为了某些产品制造的理想选择——尼龙3D打印


尼龙3D打印现下最常用的工艺有选择性激光烧结(SLS)、多射流熔融(MJF)熔积成型(FDM)。FDM成型件的表面有较明显的条纹,较粗糙,所以一般不推荐于对精度要求较高的产品应用,在此不多赘述;前两种尼龙打印工艺原理和优势云铸三维此前有做分享,详情查看3D打印工艺最全解析


云铸三维SLS&MJF工艺区


纵观市场,尼龙3D打印应用广泛且带来了诸多的好处。


汽车行业,保时捷、布拉迪等汽车厂商运用3D打印技术打印汽车相关零部件已经不是新鲜事了,通过尼龙3D打印汽车复杂管型件、格栅、后视镜外壳、仪表板等零部件产品,不但保证了打印制件的强度、尺寸精度等多项机械性能,还能节约工期、降低成本。



云铸三维汽车行业服务案例


电子电器领域,尼龙材料加工温度稍高、韧性佳,结合3D打印技术,可快速满足对耐热性、装配性能有一定要求的电子电器外壳产品。


云铸三维电子电器领域服务案例


不仅在工业领域,消费品行业近些年的应用也迅速增加,从个性化定制产品到天马行空的艺术作品落地等;尼龙3D打印在各种消费品应用中提供着灵活的选择。


传统工艺难以实现的三层嵌套镂空福球,通过尼龙3D打印一体成型,快速交付。


齿轮咬合实现可活动结构产品,传统工艺只能靠组装实现,尼龙3D打印一体成型,无需组装,快速实现了功能和趣味的交融。


传统的制造方式桎梏了艺术家的创作思维,这项案例即利用尼龙3D打印打破了艺术家的设计局限,实现高复杂艺术作品快速成型,完美实现了创意创作的落地。


具有很高的刚性和柔韧性的尼龙材料,结合3D打印技术,也很适合于复杂首饰的制作。图片拍摄by-南京艺术学院设计学院

尼龙3D打印在这些领域的应用越来越广泛,随着时间的验证,这一种革新传统制造方式的新技术,将会更加的普及。


当然,想要驾轻就熟地利用好3D打印这项技术,除了要了解其技术原理以及与自身产品的结合点,在产品成型之前,针对其模型文件设计规范也应有所了解,以此规避因文件问题导致无法进行打印或成型产品不尽如意的风险。以下云铸三维整理了关于SLA、SLS\MJF模型文件设计规范,供参考。


在3D打印的变革浪潮下,积极建立增材制造思维,充分了解和利用3D打印新兴技术,或将成为帮助企业/自身创作获得跨越性发展的最优选择。



【3D打印模型文件设计规范】



① 文件实体设计要求

在做效果图渲染的时候,不需要考虑厚度问题,只要外观即可,但是如果需要打印出实物来,就需要在建模过程中思考这个问题了。创建的模型需要是封闭的实体,而不是没有厚度的曲面或片面。


② 模型最小壁厚设计要求

在设计的三维数模上,模型的内、外表面闭合形成薄壁,其中支撑型薄壁至少连接了两个面的结构特征,非支撑型薄壁连接少于两个面的结构特征,如下图:


模型的壁厚决定了产品的强度,同样也决定了模型是否能够打印。模型打印出来后,还需要经过去除支撑、打磨、喷砂等处理,这些工序决定了不同成型方式的最小壁厚,不同的打印成型方式的最小细节要求如下:

SLA0.6mm

SLS/MJF:0.8mm


一般产品设计的壁厚,原则上不低于1.5mm,才能保证产品的强度,且产品尺寸越大,壁厚应设置的越厚,来保证产品的强度和稳定性;一般100mm-200mm尺寸的产品,壁厚可以设置2mm,尺寸越大,壁厚可逐渐递增。


③ 立柱的最小壁厚设计要求

支撑型立柱:模型中,如果某个凸出的结构,其长度是宽度2倍及以上其中,两端都和薄壁相连的结构,如下图:

去除支撑、打磨、喷砂等工序决定了最小立柱壁厚要求,支撑型立柱壁厚要求:

SLA1.2mm

SLS/MJF:1.0mm


非支撑型立柱:只有一端和薄壁相连的结构,如下图:

支撑型立柱最小立柱壁厚要求如下:

SLA1.5mm

SLS/MJF1.0mm


立柱的壁厚需要大于最小壁厚要求才能打印,如果您的设计达不到最小壁厚要求,建议您增加壁厚或者选择其他打印方式。


④ 凹凸状细节设计要求

凹凸状细节是在模型上面凸起或下凹的那部分,如下图。

最小凹凸细节通常是由打印机的精度决定的。不同材料的凹凸细节的最小高度、宽度要求如下:

SLA:0.3mm宽和高(深)

SLS/MJF:0.8mm宽和0.8mm高(深)

当凹凸细节的深度或宽度小于最小凹凸状细节要求时,将无法准确地打印,无法进行打磨、喷沙等后处理。此时建议您增加深度、宽度、去除该部分、或者其他打印方式。


⑤ 逸出孔径设计要求

如果您的设计是空心件,需要在适当的部位设计逸出孔,用于移除打印完毕后的产品中未被使用的材料,如下图:

设计需要确保空心部分包含足够大的逸出孔,其孔径大于2mm,使得空心部分能够清理干净。如果逸出孔达不到最低要求,建议您增加现有逸出孔的大小、增加逸出孔的数量或者将空心部分填实。


⑥ 最小孔径设计要求

当模型表面存在细小孔状结构,如下图

不同成型方式的最小孔直径要求如下:

SLA:1.5mm

SLS/MJF:1.5mm

设计的孔径达不到最小直径要求,在打印过程中这个孔可能会封死。如您需要孔径设计,请确保符合最小孔直径要求。


⑦ 间隙设计要求

打印间隙是指任何两个零件、薄壁或者立柱之间的距离,如下图:

当设计的模型需要多个零件一体打印时,sls/mjf工艺的最小间隙为0.5mm,当间隙较小于此标准时,将无法清除其中的残留粉末,建议您增加间隙大小或者选择其他间隙要求的材料。如果两个部分的独立性不重要,建议您合并为一个部分。


⑧ 装配设计要求

当模型需要设计装配结构时,需注意保留装配间隙,装配间隙是指模型的两个装配之间需要的装配公差(例如,两个齿轮或者连接处之间的距离)。最小装配间隙为单边0.2mm,如果间隙小于0.2mm,制件误差将导致两个零件无法装配。


⑨ 螺纹设计要求

公制螺纹牙距太小打印误差较大,无法满足实际使用公差,为了满足产品需求,建议采用镶嵌来替代螺纹。



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