Osa 2. Vahvin FFF/ FDM tulostusmateriaali?

Täytön tyyppi ja tiheys (Infill type and density):

• Täytön tyyppi ja tiheys ovat tärkeitä tulostetun osan lujuuteen vaikuttavia tekijöitä. Mitä suurempi täyttötiheys, sitä suurempi lujuus. Kovin korkeaa täyttötiheyttä ei kuitenkaan yleensä suositella, koska se kuluttaa paljon materiaalia ja pidentää tulostusaikaa. Voit lisätä osan lujuutta lisäämättä tiheyttä muuttamalla sisätäytön kuviota osan kuormitustavasta riippuen. Esimerkiksi puristuslujuustesteissä kolmio/ruudukkokuvioinen (Triangles, Lines & Grid) sisätäyttö tuottaa korkeamman Z-suuntaisen puristuslujuuden, kun taas Cubic- ja Gyroid-täyttökuviot tuottavat kappaleille kaikkein isotrooppisimman lujuuden. Useimmissa visuaalisissa tulosteissa voi käyttää noin 20 prosentin täyttöä, mutta vahvemmissa osissa suositellaan yli 50 prosentin täyttöä. Vaihtoehtoisesti voi käyttää modifiointiverkkoja luomaan suurempi täyttötiheys alueille, joilla jännitys on suurin.

Osien suunta (Part orientation)

• Osien suunnnan optimointi ei ehkä ole check listissä ensimmäisten huomioita vaativien seikkojen joukossa vahvemman tulosteen varmistamiseksi, mutta se on tärkeää ottaa huomioon. Vetolujuus on heikompi Z-akselilla 3D-tulostuksessa (tyypillisesti 40-70 % lujuudesta XY-akseliin verrattuna), erityisesti korkeissa ja ohuissa osissa. Tämän seurauksena on mietittävä osan tulostussuunta huolellisesti, jotta se vastaa vaadittua vahvuusakselia. Tätä tehdessä tulee myös huomioida tukirakenne ja löytää tasapaino sen perusteella, mikä kyseisessä osassa on tärkeintä.

Ulkopinnan paksuus (Shell Thickness)

• Osan ulkopinnan paksuutta kutsutaan sen vaipan paksuudeksi. Yleisesti ottaen mitä paksumpi kuori, sitä vahvempi osa. Tämän perusteella voi määrittää osalle tarvittavan vaipan paksuuden. Kaksinkertainen ulkokerroksen paksuus on yleensä hyvä lähtökohta vahvalle tulosteelle.

Työ ei ole vielä täysin valmis, kun kappale on 3D-tulostettu. On mahdollista lisätä osan lujuutta pienellä lisätyöllä. Puolikiteiset materiaalit, kuten nailon, PET, PEEK ja jotkin PLA:n muodot, voidaan lämpökäsitellä ja näin kasvattaa niiden vahvuutta vielä entisestään. 

Seuraavassa on esimerkkejä sovellutuksista, joissa lujuus on kriittinen tekijä sekä materiaalit, joita kannattaa harkita tällaisissa tapauksissa.

Kuva 2. Volkswagenilla käytetään Ultimakerillä valmistettuja apuvälineitä.

Toiminnalliset prototyypit

Toiminnalliset prototyypit on tarkoitettu testaamaan ja esittelemään kehitettävän tuotteen lopullista toimivuutta. Toimivia prototyyppejä testataan laajalti, jotta saadaan tarkkaa tietoa osan käyttäytymisestä todellisessa sovellutuskohteessa. Tämä tarkoittaa, että prototyypin ja lopputuotteen ominaisuuksien on vastattava toisiaan, jotta testausvaiheessa syntyviin tietoihin voidaan luottaa. Koska toiminnalliset prototyypit ovat alttiita kulumiselle, niiden on oltava kestäviä. Tällaisissa sovellutuksissa käytetään yleisesti kestäviä PLA- ja PET-G-filamentteja. Kuitenkin mikä tahansa materiaali voi olla sopiva, kunhan se vastaa ominaisuuksiltaan materiaalia, jota lopulta käytetään massatuotantoon.

Loppukäyttökomponentit

Kun tulostetaan loppukäyttöön tulevia osia, materiaaleilta vaaditaan usein perusmateriaaleja parempia lujuusominaisuuksia. Esimerkkeinä mainittakoon polykarbonaatti, josta tehdään erityisen iskunkestaviä kappaleita kuten silmälaseja ja elekroniikkakoteloita. Toisaalla sellaisissa sovelluksissa missä vaaditaan hyvää kemikaalien kestoa, käytetään polypropyleeni, PETG:tä ja PCTG:tä

Teollisuuden apuvälineet

Teollisuuden apuvälineistä puhuttaessa tarkoitetaan työkaluja ja laitteita jotka auttavat osien valmistuksessa. Näitä käytetään myös kokoonpanovaiheessa nopeuttamaan osien kokoamista. Vahvoja ja kestäviä materiaaleja suositellaan tähän käyttötarkoitukseen, sillä ne voivat kulua paljon jatkuvassa käytössä. Nylon ja PETG ovat usein sopivia materiaaleja tähän tarkoitukseen käytettäväksi.

Toivottavasti näistä artikkeleista oli hyötyä sopivaa materiaalia mietittäessä! Voit olla yhteydessä verkkokaupan tiimiimme mikäli haluat lisää tietoa eri materiaaleista tai niiden käyttökohteista. Sähköpostitse meidät tavoittaa asiakaspalvelu@3d-tulostus.fi tai puhelimitse +358102355140. 

Parhain terveisin,

Suvi Härkönen

Sales & Marketing

Maker3D