Представьте себе сложные механические устройства, полностью функциональные, выходящие из 3D-принтера, не требующие сборки. Это уже не далекая мечта, а реальность, ставшая возможной благодаря достижениям в технологии 3D-печати. Однако для этого требуется овладение точными методами проектирования. Эта статья рассматривает основные соображения при проектировании движущихся частей, напечатанных на 3D-принтере, уделяя особое внимание контролю допусков, стратегиям поддержки и методам постобработки, чтобы раскрыть весь потенциал аддитивного производства.
До 3D-печати создание прототипов или конечных продуктов с движущимися компонентами обычно включало процессы субтрактивного производства, когда отдельные детали изготавливались отдельно, а затем собирались. 3D-печать произвела революцию в этом подходе, позволив создавать механизмы со встроенными зазорами между компонентами, обеспечивая немедленное движение. Ниже мы излагаем важные методы проектирования и печати моделей с функциональными движущимися частями.
Поскольку 3D-печать создает объекты слой за слоем, движущиеся части, предназначенные для соприкосновения друг с другом, могут сливаться во время печати, предотвращая движение. Чтобы избежать этого, необходимо предусмотреть достаточный зазор между компонентами. Рекомендуемый зазор составляет не менее двухкратной высоты слоя печати. Этого зазора достаточно, чтобы сохранить визуальную целостность, учитывая возможное расширение материала или незначительные дефекты.
Если детали печатаются отдельно для последующей сборки, необходимо тщательно учитывать допуски печати. Как правило, зазор от 0,1 мм до 0,3 мм между деталями обеспечивает достаточную свободу для плавной сборки и свободного движения.
Зазоры между движущимися компонентами иногда требуют использования поддерживающих структур во время печати. Для достижения оптимальных результатов водорастворимые поддерживающие материалы идеально подходят для таких применений благодаря двум ключевым преимуществам:
- Легкое удаление: Растворимые опоры полностью растворяются в воде, исключая необходимость ручного удаления и снижая риск повреждения хрупких движущихся частей.
- Отсутствие остатков: Растворенный материал не оставляет следов, обеспечивая беспрепятственное движение между компонентами.
Чтобы облегчить надлежащее растворение, конструкции должны включать достаточные зазоры и дренажные отверстия для потока воды. При печати движущихся частей отдельно использование одного и того же материала как для детали, так и для ее опор может быть приемлемым, поскольку любой остаточный материал можно очистить во время постобработки.
Гладкость механического движения во многом зависит от качества поверхности. Методы постобработки, такие как шлифование, могут значительно улучшить функциональность, уменьшив трение между компонентами. Однако сложные сборки могут создавать проблемы из-за ограниченного пространства для доступа инструмента.
Если конструкция допускает разборку или обеспечивает достаточное рабочее пространство, шлифование контактных поверхностей может обеспечить желаемую гладкость и подвижность. Это особенно эффективно для отпечатков с большей высотой слоя, где накопленное трение между слоями может препятствовать движению.