新闻动态

  • • 行业前沿信息
  • • 企业新闻动态
  • • 国家政策法规

行业经验

  • • 设备操作经验、后处理技巧
  • • 软件使用(CAD、CAID、CG)
  • • 3D打印技术

3D模型库

  • • 热门3D打印模型
  • • 经典工业产品模型
  • • 高质量CG模型

3D打印产品设计指南:尼龙材料篇

尼龙模型是由白色、极细的粉末颗粒构成,产品有较高的强度和一定的柔韧性,可以承受较小的冲击力、耐轻微弯折。模型表面呈现出磨砂、颗粒状外观,有轻微的渗透性。

尼龙3D打印        尼龙3D打印        尼龙3D打印

1、设计规范

尼龙3D打印设计规范

2、基本原则、建议及策略

1)壁面厚度

对于3D打印,壁厚是指模型的一个表面与其相对应表面间的距离。壁厚要么让你的壁面坚固结实,要么柔韧易变形。指定很小壁厚的一个典型例子是螺旋结构设计,螺旋结构需要一定的阻尼特性,这种设计使得它轻且柔韧。增加壁厚会产生相反的效果,这对螺旋结构花瓶的设计更为合适。

尼龙3D打印模型壁厚
2)模型抽壳

如果可能的话尽量对模型抽壳,这会避免打印过程中产生变形和污点。你既可以仅仅对模型抽壳,使为烧结尼龙粉末封闭在模型内。也可以设计一个小孔(两个更好),在打印后很容易将未烧结粉末倒出来。

尼龙3D打印模型抽壳
3)大平面会引起翘曲

设计一个A4纸大小的平板是个很坏的注意,大部分情况下你的模型会变形。这一过程被称作“翘曲”。即使你在平面底部添加加强筋,并不能解决这一问题,它甚至会加大变形的概率。关键是在设计时尽量避免出现大的平面结构。

尼龙3D打印变形
4)运动零件间的间隙

当你设计类似珍珠项链的联锁结构时,产品表面间的间隙非常关键,它将影响到产品的灵活性和弯曲性能。我们建议模型表面的间隙之最小保持0.4mm,如果能允许更大间隙更好。

3D打印运动间隙

你的设计越复杂,粉末倒出来也越困难,试着想象粉末是如何在产品空间内流动的。

3D打印项链

当你设计一些类似项链的结构时,确保你为模型留了足够的间隙。当把产品从打印机内拿出来时,它能让环间粉末很容易流出来。

环间的空间至少保证为0.4mm,能大一些更好,环间的间隙和你换设计尺寸密切相关。对于大环你可以留很大间隙,在有限的空间内可以打印更多的产品。对于小环,你必须限制空间以保证环间的水平、垂直距离。

5)添加纹理以隐藏台阶纹

由于3D打印逐层累积的本质,产品表面经常会出现可见的台阶纹。为去掉这些台阶纹,通常要对模型进行抛光。然而,你也可以在设计时添加纹理来隐藏台阶纹。

3D打印纹理隐藏台阶纹
6)装配

当设计需要装配的模型时,相连接零件保留足够的间隙非常重要。软件上的完美装配并不意味实际产品也如此,因为软件不会考虑真实世界存在的摩擦力。因此,不同零件间至少留0.6mm距离。

3D打印装配间隙
7)凸凹细节

对于下凹的文字或表面细节,我们建议文字线条宽度至少1mm,深度1.5mm,整体高度至少4.5mm。凸起的文字或者表面细节应该有足够的强度,在打印或者运输过程中不至破坏。我们建议文字线宽至少0.8mm,整体高度至少3mmm,凸起高度至少0.8mm。

3D打印文字

3、尼龙抛光基本原则、建议及策略

打磨(也称机器打磨)是尼龙产品的一道特殊后处理工艺。为得到光滑的表面,将模型放入装有小石头的滚筒,滚筒做高频振动起到打磨产品的作用。

1)只有强度高部分能保持完好

多种因素会导致产品抛光的结果难以预料。其中一个原因是模型的几何特征,每次放入设备的模型结构都可能不同。一般来说,你应当保证所有的壁面厚度不低于1mm。尽管在打印前我们会仔细摆放模型,尽量壁面模型逐层打印时出现薄弱点,但是你的模型某些结构仍有可能比其他部分对抛光作用更敏感。因此,我们建议在设计允许的前提下,尽量为壁面增加“额外厚度”。对有如小柱等细微特征的模型不建议抛光,它们在抛光时很容易被损坏。

3D打印尼龙抛光
2)内表面抛光

前文已经提到,小石头是用来抛光模型表面的。但是,受石头尺寸的影响,它们很容易卡在产品的小内孔处。因为,我们建议所有需要抛光的开孔直径应该大于6.5mm,它能帮助避免出现石头卡孔的现象。同样要注意到,模型内表面始终比外表面抛光要少。实际上,如果开孔小于6.5mm,模型内表面不会被抛光,因为石头没法进入到模型内部。

3D打印尼龙抛光
3)圆边

如果你的模型包含锐利的边缘,将会被倒圆角。圆角和面的平滑过渡区域比锐利边的抛光程度更高。

3D打印尼龙抛光
4)凸凹细节

模型上凸起的细节倾向于被石头打磨掉,确保这些细节凸起高度超过1mm,否则当抛光完这些细节可能会消失。下凹细节问题较小些,因为大多数情况下石头无法进入凹槽,但是边缘仍可能被影响到。从安全考虑,确保凹槽深度大于1mm。

3D打印尼龙抛光

4、尼龙组合件基本原则、建议及策略

一个3D模型文件可以有多个独立的壳体。如果这些壳体是类似锁甲的互锁零件,请参照前文“运动零件的间隙设置”来设计。如果产品不是互锁或者相交结构,需要遵守一些额外的原则。

1)零件你在哪?

如果一个模型文件包好多个不互锁或者相连壳体,会给生产人员带来很多麻烦。首先,辨认所有的零件或者壳体可能很困难。当生产你的产品时,你的零件会与其他订单产品混合在打印机里。大部分打印机有固定的加工区域。为了节省时间和成本,我们会在设备允许的条件下尽量填满多个订单零件。这种虚拟的三维摆放会用于3D打印。当产品加工完成后,我们得到一块内部填满零件的粉末块。如果里面包含多个小的、不相连的壳体,你将发现从粉末中辨认所有的小零件是件多么痛苦的事情。因此,为了解决这一问题,我们只接受零件要么相连、要么可以封装在容器内。继续阅读下文获取更多细节和这些操作的重要作用。

3D打印尼龙小件
2)连接零件

保证你设计的所有壳体待在一起、且可以当做一个零件处理的一种方法是用支撑梁连接所有壳体。所有零件连接良好、支撑梁足够坚固非常重要。保证梁的最小壁厚不小于3mm,小于这个尺寸厚度可能会不够坚固,难以支撑你设计的各个零件。

3D打印尼龙件连接

单个零件越重,连接梁应该越厚。如果零件的连接结构太薄弱,你有丢失零件的风险。为了减轻重量,对厚重零件可以抽壳处理。别忘记打几个通孔,保证零件内部粉末可以倒出来,否则的话零件不会减重太多。抽壳后零件壁厚应当小于5mm。

建议每个壳体有4个坚固的连接结构。壳体越大,正确连接壳体的难度越大,这也是要求设计模型三个方向尺寸之和(X+Y+Z)小于350mm的原因。

3)零件串在环上

如果你的零件有通孔,另外一种连接方式是把它们串在环上。把你的零件串在一个锁链形封闭环上,保证我们可以把所有零件当做整体来处理。然而,一旦对零件这样分组,我们就不能对它们单独摆放位置或者调整零件间距。为了避免加工过程出现问题,为每个零件预留至少1mm的间隙。环的最小厚度不低于3mm。控制环上零件数量,许多大且重的零件更容易破坏环。环破坏风险很高的设计是不允许的。

3D打印尼龙件串在环上
4)全封闭盒

最后的方案是在你零件周围设计一个封闭的盒体。因为盒体上没有孔,所有的粉末会留在盒体内。记住给盒体添加类似设计文件名称的唯一标记,这样我们很容易找到你的零件。标记雕刻文字要使用类似Arial Black的易读字体。我们建议字体线宽至少1mm,深度8mm,整体字高至少3mm。

3D打印尼龙烧结盒

对于烧结盒的壁面,厚度至少1.2mm。注意最后你需要剪开烧结盒取出零件,壁厚越大难度越大。

除了烧结盒特征外,要保持盒内零件及零件与烧结盒内壁间隔大于3mm。如果距离小于这个数值,零件可能会被烧结在一起。

如果烧结盒整体体积大于1700cm³,你要注意盒内零件的密度。零件密度太大会导致产品冷却异常,有可能造成产品发黄或者变形。把模型的总体积限制在烧结盒体积的10%以下。

记住最后所有多余的粉都需要你自己清理出来,准备一个可以接受一些粉尘的工作区,否则使用上面的其他方法。

我们也建议为盒体设计便于开孔区域,这个可以通过开孔实现,如0.8×2mm的长方形孔。

5)网格盒体

另一个允许你把多个壳体一次打印的方法是把所有零件放入盒子,也就是你需要设计一个包裹所有零件的容器。设计合体时你要遵循一些基本的原则。记住给盒体添加类似设计文件名称的唯一标记,这样我们很容易找到你的零件。标记雕刻文字要使用类似Arial Black的易读字体。我们建议字体线宽至少1mm,深度8mm,整体字高至少3mm。

3D打印尼龙烧结盒

建议使用穿孔的盒子,它能允许我们把多余的粉末从零件中取出来。这里是我们建议烧结盒的最小特征尺寸:格线最小壁厚1.2mm,网格尺寸最小4×4mm,网格尺寸最大15×15mm。确保盒内零件无法通过穿孔,所用零件都待在烧结盒内部。通过通孔的零件可能会丢失。

除了烧结盒特征外,要保持盒内零件及零件与烧结盒内壁间隔大于3mm。如果距离小于这个数值,零件可能会被烧结在一起。

如果烧结盒整体体积大于1700cm³,你要注意盒内零件的密度。零件密度太大会导致产品冷却异常,有可能造成产品发黄或者变形。把模型的总体积限制在烧结盒体积的10%以下。

如果盒内有易碎零件,我们建议把这些零件连接在壳体上,它能阻止运输过程中易碎件彼此撞击。否则运输过程中搬运零件会导致盒内零件松散,并互相破坏。

6)结果

一旦打印完成,都需要通过毛刷或者喷砂来去除每个模型上附着的残余粉末。对于分组的模型也需要如此,但是这种情况下清理干净每个零件更为困难。因为零件彼此之间或者与烧结盒相连,这或导致不是所有的边角都能处理到。请注意当收到货物时,产品可能会残留少量粉末。为了进一步处理干净模型,可以使用毛刷或者压缩空气。

3D打印尼龙残留粉末

注意分组的模型仅提供自然处理。由于上文所述的关于这类模型的限制,并不能保证很好的结果。也可以使用其他的后处理工艺,但是需要非常干净和可接触的零件,对于装在盒体内的分组模型并不适用。

5、模型植绒基本原则、建议及策略

与模型喷漆不同,有些处理不仅会改变产品的外观,也会改变其触摸效果。当对模型进行植绒处理,把合适粘合剂涂于产品表面。然后,纤维织物渗透粘合剂表面以产生想要的丝绒效果。

1)植绒

为模型表面添加丝绒效果的工艺叫植绒,要用到静电植绒设备。首先,把合适的粘合剂涂于产品表面。然后把金属针与模型表面相连并接地。通过植绒机植绒获得负电位,丝绒材料垂直飞向基板,粘附在之前涂的粘合剂上。模型总有个地方会有标记,因为需要插入接地针。因此,我们预期会有直径1.6mm、深度2mm金属针孔,建议在模型不可见部位选择布针位置(比如底部)。

3D打印尼龙表面植绒
2)尖角与细节

由于植绒把纤维粘在模型表面,产品的细节没那么脆。粘结剂会被喷在模型表面,难以到达区域覆盖胶水较少,这些部位的丝绒也会偏少。因此,如果要使用植绒工艺,尽量避免设计存在尖角或内部结构模型(如花瓶)。非常细小部分(如小特征、铰边、框架等)也难以覆盖纤维,因为植绒附着区域有限。

3D打印尼龙表面植绒
    分享到:
        文章来源:https://i.materialise.com/

©Copyright2016-2019    成都造物三维打印创新服务中心    蜀ICP备16015710号