Правила проектирования для FDM: толщина стенок, отверстия и нависания
Несколько конструкторских привычек делают FDM-детали прочнее, дешевле и проще в печати. Цифры в этом материале — практические ориентиры для типичного сопла 0,4 мм. Это отправные точки, а пробная печать подтверждает их для вашей детали и материала.
| Элемент | Ориентир |
|---|---|
| Толщина стенки | Не менее двух диаметров сопла: около 0,8-1,2 мм |
| Функциональные стенки | Около 1,6-2,4 мм, толще там, где есть нагрузка |
| Отверстия | Печатаются немного меньше: добавьте около 0,1-0,3 мм |
| Зазор для сопрягаемых или подвижных деталей | Около 0,3-0,5 мм |
| Нависания | Печатаются без поддержек примерно до 45 градусов |
| Внутренние углы | Скругление 1 мм и более |
| Текст и мелкие элементы | Штрихи толщиной около 1 мм и более |
Толщина стенок
Стенка из одной линии пластика хрупка. Планируйте стенки не тоньше двух диаметров сопла, это около 0,8-1,2 мм для сопла 0,4 мм. Для стенок с функцией, например держащих винт или клипсу, лучшая отправная точка 1,6-2,4 мм, а нагруженные участки должны быть ещё толще.
Отверстия и зазоры
Напечатанные отверстия получаются немного меньше спроектированных, поэтому если должен пройти болт или штифт, добавьте к диаметру около 0,1-0,3 мм. Для двух деталей, которые входят друг в друга или движутся друг относительно друга, оставьте зазор около 0,3-0,5 мм. Проверьте пробной посадкой, прежде чем печатать всю партию, потому что точное значение зависит от принтера и материала.
Нависания и поддержки
Склоны примерно до 45 градусов печатаются без помощи. Плоское нависание требует поддержки, а это время и следы там, где её удаляют. Замените его фаской или поверните деталь так, чтобы проблемная грань смотрела вверх. Деталь, не требующая поддержек, — самый надёжный способ снизить и стоимость, и следы на поверхности.
Ориентация и прочность
Планируйте нагрузку вдоль слоёв, а не поперёк, потому что связь между слоями — самое слабое место конструкции. Длинную деталь с изгибающей нагрузкой можно разделить на две и соединить или напечатать в другой ориентации. Наш материал о том, как работает FDM, объясняет, почему слои ведут себя так.
Углы и скругления
Острые внутренние углы концентрируют напряжение, и именно там напечатанные детали обычно трескаются. Скругление 1 мм и более распределяет нагрузку и делает деталь заметно прочнее без дополнительных затрат.
Мелкие элементы и текст
Элемент уже линии сопла не напечатается. Выпуклому или гравированному тексту для читаемости нужны штрихи около 1 мм и более, лучше всего работает жирный простой шрифт. Если деталь меньше, сделайте её крупнее или добавьте позже покраской или маркировкой.
Резьба и закладные
Напечатанная резьба работает для M6 и крупнее и для деталей, которые закручивают всего несколько раз. Для меньших винтов или многократной сборки закладные латунные вставки, запрессовываемые нагревом, дают гораздо более прочную резьбу, а отверстие под вставку легко спроектировать.
Пример: улучшаем простой кронштейн
Возьмём кронштейн со стенками 0,8 мм, острым внутренним углом, плоским нависанием под плечом и отверстием 8,0 мм под штифт. Утолщаем стенки до 2 мм там, где садится винт, добавляем скругление 1 мм в угол, заменяем плоское нависание фаской 45 градусов и увеличиваем отверстие до 8,2 мм. Ни одно из этих изменений не меняет функцию, но кронштейн становится прочнее, не требует поддержек и садится на штифт с первой попытки.
Используйте небольшие тестовые печати
Когда важна посадка, сначала напечатайте небольшой образец: короткую полосу с несколькими отверстиями разных диаметров и пару сопрягаемых деталей с разными зазорами. Это занимает долю времени реальной детали и показывает точный припуск для вашего принтера и материала.
Проектирование для сборки и ремонта
Напечатанные детали часто входят в более крупный узел, поэтому стоит подумать, как они соединяются. Добавьте небольшие направляющие элементы, такие как штифты и пазы, чтобы детали сами находили положение. Разделите сложную деталь на две простые, если это убирает поддержки или позволяет напечатать каждую часть в лучшей ориентации.
Если вы применяете защёлку, помните, что плечо слабее всего, когда деталь напечатана стоя, потому что тогда оно гнётся поперёк слоёв; печатайте его плашмя на столе или на боку, чтобы оно гнулось вдоль слоёв и что PETG и ABS переносят многократный изгиб лучше PLA. Проектируйте деталь так, чтобы изношенную или сломанную часть можно было заменить, не выбрасывая весь узел.
Список перед отправкой файла
- Стенки не тоньше 0,8-1,2 мм, а там, где есть нагрузка, толще.
- У отверстий есть припуск, у сопрягаемых деталей есть зазор.
- Нависания меньше примерно 45 градусов или заменены фасками.
- Нагрузка идёт вдоль слоёв.
- Внутренние углы скруглены.
- Мелкие элементы и текст достаточно крупные.
Когда модель готова, подготовьте файл и отправьте его нам. Мы проверим его на пригодность к печати до начала и скажем, если что-то стоит изменить.
Обложка: Spencer Liao(откроется в новой вкладке) на Unsplash(откроется в новой вкладке).