FDM 设计指南

杰克·莱 CNC加工专家

专长于 CNC铣削, CNC车削, 3D打印, 聚氨酯铸造, 和 钣金加工 服务。


介绍

FDM(熔融沉积建模) 3D打印技术是快速、低成本的最经济的方法成本原型.其产品适用于各种应用,包括外壳等功能部件。然而,为了保证FDM零件的质量,我们需要在设计过程中考虑其技术限制和约束,试图找到最佳的解决方案来消除印刷过程中的影响。

桥接

FDM 中的桥接总是发生在两个支持点或锚点之间。在某些情况下,如果桥接没有初始层结构的支持,就无法避免印刷材料下垂。桥梁通常用于物体墙壁中孔的水平轴和顶层或屋顶层中的空心。为了减少桥接的影响,我们建议减少桥接距离并在设计中添加必要的支撑。 支持 为层桥打印提供一个临时平台,然后在打印过程完成后移除支撑。在此步骤中,应注意零件表面的痕迹和微损伤。

设计注意事项:

在 FDM 桥接打印过程中很难避免下垂或支撑痕迹,除非桥接长度小于 5mm。

将桥分成不同的部分,并在 后期处理 为光滑的表面。

垂直轴孔

FDM 经常打印微小尺寸的垂直轴孔。通常孔径会随着印刷过程而减小。一旦喷嘴打印出垂直轴孔,它将压缩新的打印层,这种压缩力会将圆形层变形为更宽更平坦的形状。然后前一层的接触面积会增加,以提高附着力。这导致孔印刷过程中的直径减小。这个问题特别适用于孔径与喷嘴直径之比大的小直径孔。

设计注意事项:

对孔径精度要求较高,建议进一步钻孔以修正孔径。

悬垂

FDM 中的悬垂问题是最常见的质量问题。一旦新的印刷层材料仅由下面的层部分支撑,它总是会发生。支撑不足会导致层附着力差、鼓胀或卷曲。

悬垂角小于45度不会影响零件质量。 45度角,新印刷层有前一层的50%支撑,为进一步搭建提供足够的支撑和附着力。 45度以上,需要额外的支撑以保证新的印刷层不会凸出。新的印刷层在悬垂边缘变得太薄会出现卷曲问题,最终导致各种冷却原因向上变形。

设计注意事项:

为超过 45 度的悬垂角提供支撑以消除限制。去除最终表面上的支撑痕迹的后处理。

角落

由于 FDM 打印喷嘴是圆形的,因此所有角落和边缘的无线电都等于喷嘴尺寸。这导致所有的特征都不能像设计那样完美的正方形。

在锋利的棱角处,第一层材料的印刷是显着的,就像在垂直孔中一样,一旦喷嘴印刷每一层,就会将印刷材料向下压缩并增加粘附应力。所以在初始打印层中,这将创建一个像“象脚”一样的耀斑。这将影响进一步的 FDM 零件组装,因为喇叭口将超出所需尺寸。

翘曲是与 FDM 中的第一个打印层相关的另一个问题。与PLA材料相比,ABS由于印刷温度高而更容易翘曲。首先打印基层,然后在其他热层仍在打印时冷却。这种不同的冷却过程将导致基层卷曲并从构建板上收缩。

在构建板接触区域的零件边缘添加倒角或半径设计将减少所有这些问题。这也有助于在打印过程完成时从构建板上移除组件。

设计注意事项:

对于具有装配或整体尺寸要求的功能性 FDM 零件,在构建板的所有边缘上添加 45 度倒角或半径。

高精度成型,我们推荐其他技术,如 SLA 或 Polyjet。

垂直销

垂直销通常由 FDM 生产,用于零件组装和对齐。这种功能特性对 FDM 工艺中的尺寸精度很重要。

直径超过 5mm 的大销通过印刷工艺与其余部分牢固连接 周长和填充.仅按周长小于 5mm 没有填充会导致连接薄弱,容易断裂。在最坏的情况下,它无法创建,因为没有足够的层材料可以粘附。

设计注意事项:

一旦垂直销直径小于 5 毫米,在销底座上添加小圆角。

先进的设计

FDM打印有几个关键因素需要考虑,减少 支持需求t,构建平台上的零件方向和零件构建方向。

模型零件拆分

拆分模型将降低其复杂性,节省成本和时间。悬垂需要太多的支撑,可以通过将复杂的形状分成两个简单的部分来去除,可以单独打印。如果需要,然后将两个单独的部分粘在一起。

孔方向

通过更改打印方向避免支撑孔。孔中的水平支撑很难移除,但将构建方向旋转 90 度将消除支撑需求。对于不同方向的多个孔,首先考虑盲孔,然后从最小到最大直径的孔,最后是临界尺寸孔。

建设方向

由于FDM的性质各向异性,了解构件的应用和建筑形式设计的成功途径是很重要的。缺乏连续的材料路径和集中压力将导致 FDM 组件在一个方向上固有的较弱。所有层都打印成圆矩形,每层之间的接缝区域都是小山谷,这会产生应力集中,从而形成潜在的裂缝。