哪些常见的 3D 打印材料/方法可以适当地复制(耐用性)这种注塑成型的聚丙烯产品?

3D打印 印刷材料 材料 支持材料
2021-05-25 11:34:54

注意:在任何负面标记之前,我们在发布之前征询了 Meta 的许可并得到了“是”:此打印材料推荐问题是否或成形为在 3D SE 上有效?


哪些常见的 3D 打印材料/方法可以适当地复制(具有耐用性)这种注塑成型的聚丙烯产品?

通过 3D 打印复制的物品:
Club Handle - 5/6 相册(下面还附上了一些图片)

物体上的物理、力学和力:
使用意图不是产生冲击或撞击,而是像这样以圆周运动流动YouTube - 10 个最佳印度俱乐部练习

  • 带有PCO 28 PET 螺纹的物品
  • 20 厘米长度 - 平均。28 毫米直径

我不是试图找出材料,而是在这里向经验丰富的专家寻求建议。

请就材料提出意见和建议:

  • 推荐/最适合此项目的理想前 3 种材料?
  • 在 3dHubs 上更容易通过“实体”的其他前 3 种材料?
  • 添加想法: “负片”印刷是要走的路吗(雕刻、车床、螺纹加工、CNC 类型)?

注意:人们给出的直接答案是使用PP 打印,但是我正在寻找替代品,因为 PP 打印不常见或在附近不易找到价格昂贵


自学作业:

因此,我查看了这些材料指南,其中显示了各种参数的不同属性评级

  • 印刷能力
  • 力量
  • 刚性
  • 耐用性
  • 价格

例如,聚丙烯 - Simplify3D - 聚丙烯

聚丙烯具有抗疲劳、半柔韧和轻质的特性,非常适合高循环、低强度应用。

查看整个材料清单:


注塑聚丙烯产品 - 图 1 注塑聚丙烯产品 - 图 2

3个回答

根本没有 FDM 打印。

您的设计问题不在于材料,而在于 FDM 打印的基本属性:FDM 打印机确实通过在自身旁边和自身上方放置一长条细丝来创建结构,从而创建大量边界。

层之间的这些边界是此应用的弱点:即使像 ABS 这样的材料能够承受使用这种球杆处理的打击,打印件也会在其最薄弱的点处破裂 - 在这种情况下是任何层边界。这被我们这里的基本设计放大了:细长的形状将作为每个弱边界上的杠杆,直到一个让位并导致灾难性的失败和飞行的杆头。

用于救援的非 FDM。

为了解决这个问题,您需要使用与 FDM 打印不同的方法来获得比结合沉积的细丝更均匀的材料。这种方法可以是例如 SLA(立体光刻)或 SLS(选择性激光烧结)。两者都可以轻松提供甚至微小的细节。

SLS 使用尼龙或金属粉末,有时甚至使用陶瓷 - 例如碳化钨。

SLA/树脂

使用采用 SLA 方法的 Resin 打印机生成的物体几乎与注塑成型物体一样均质。需要适当的善后护理和固化才能获得最佳效果。此外,树脂印刷品通常会在紫外线下老化,这会对使用寿命产生负面影响。SLA 打印机价格昂贵(对于家用打印机),提供它们的打印店相对稀有且昂贵(与 FDM 相比),但通常提供极好的分辨率和几乎完美的平滑度。许多确切的材料特性取决于树脂和后期护理。

解决老化的一种方法可能是,SLA 打印的结果可用于无数次创建湿砂模具,可用于铸造金属甚至某些热塑性塑料。但请记住,冷却金属会收缩。

SLS 尼龙

尼龙是一种中等刚性、轻质的解决方案,但它会老化并且表面非常粗糙。它确实提供了一些灵活性,几乎非常适合此应用程序。虽然大多数用于尼龙的 SLS 机器是从商业到工业,但这种打印技术足够普遍,使它们在某种程度上负担得起(对于工业打印机)和这些相对常见的打印店,打印不便宜但价格合理。

DMLS / SLM

直接金属激光烧结和选择性激光熔化 - SLS 的演变 - 允许通过在正确的位置烧结/熔化金属粉末以获得形状来从各种金属创建结构。这样做的好处是,您得到的零件比用作杆头的瓶子能承受更多破坏性测试——毕竟,您得到的是固体金属工件(钢、铝、钛和许多其他材料),毕竟它具有与铸造项目相同的属性。最大的缺点是,目前只有少数公司深入研究 DMLS,其中包括许多 FDM 打印专利的前专利持有人Stratasys这意味着,用于此的机器是工业级和定价的,并且印刷供应商相应地收费。

如果您想要 3D 打印答案,那么

我看到该部分有几个主要关注点:

  1. 线程(天哪,我讨厌线程)。

  2. 公差 - +/- 0.1 mm-0.2 mm 应该可以正常工作(就安装在瓶子顶部的螺纹而言)

  3. 强度 - 这需要很强,以便在旋转时能够有效地不断裂。

在技​​术方面,您最好的选择是 - SLS

层分辨率 - 0.120 毫米

对于材料选项(按选择的降序排列)

  1. PA 11 - 抗冲击性是这些部件的主要特性。这是您申请的材料。这是材料数据表 - EOS PA 1102 Black

  2. 玻璃填充的 PA-12(我将把它作为第二个选择)它具有强度但非常脆。材料数据表 - EOS PA 3200 GF

  3. DuraForm ProX HST Composite(昂贵的选项) 是的,这行得通。查看数据表3D Systems DuraForm ProX HST Composite

现在的非 3D 打印解决方案

因此,以任何其他方式制造这种设计实际上非常简单,但螺纹是一个严重的问题。

  1. 主体部分可以在标准的 3 轴 CNC 上进行切割。

对于材料选项,请选择无脑材料,如聚碳酸酯或聚甲醛树脂在此处查找信息:塑料 CNC 加工

  1. 螺纹必须手动车床加工到它上面。(你需要一些漂亮的手工)。这对于 3dhub 上的供应商来说可能是不可行的。

现在我的论点是通过 CNC 进行增材制造,因为您将零件直接从机器中取出,螺纹和材料强度与生俱来。

您甚至可以使用一些设计技巧使零件中空。这将使它更轻。

如果您可以准备好 3D 文件以开始整个过程​​并实际开始制造它,那就太好了。

如果您愿意,我可以添加更多详细信息。只需发表评论并提问。

我确实认为 FDM 可以用于此项目。

聚酰胺(尼龙)将是我的首选,因为它具有很好的层间强度,并且非常耐冲击和耐用。其失效模式将是永久弯曲和拉伸,而不是像 PLA 和 ABS 等常见 FDM 塑料那样出现裂纹或彻底断裂。

我最近还需要一根长丝来模拟用于 FDM 的 PP,并发现Polymaker 的尼龙共聚物 CoPa在其调节状态下的性能与 PP 非常匹配。调理意味着它吸收了水分,软化了聚酰胺。

用于 3D 打印的普通尼龙应该具有与 CoPa 相似的特性,如果根据我的经验比 PP 软一点。

然而,材料仅次于几何

我相信一般来说,实际的 3d 模型及其几何形状比材料本身更重要。事实上,如果设计良好,可以使用普通易碎的 PLA 制造该物品,但它可能很重或笨重。因此,选择更合适的材料通常是重量、尺寸和成本之间的权衡。例如,使用非常高填充的 PLA 打印可能会奏效,但与尼龙相比,打印时间太长且重量太重。

这也意味着零件的设计将告知要使用的打印方法的选择。使用 FDM 打印 Z 轴比 XY 弱很多。但是其他方法也不是完全各向同性的——它们仍然具有可以引入应力上升和较弱键合的层,但它们不如 FDM 突出。更改设计可以让您选择更便宜的工艺。

在最终选择材料之前要考虑的 3D 打印设计的两个重要原则是:

  • 增加弱或高负载区域的尺寸/壁厚。
  • 设计时考虑到印刷方向。为物品将承受的负载选择合适的方向。

举例说明您的特定情况:增加与瓶子连接处周围的手柄厚度。将其与 XY 平面中的长轴平放,这将极大地增加强度,也许可以使其在 PLA、ABS 或 PETG 中打印。要么将其分成两半并将其粘合/拧在一起,要么使用支架。您可能需要将螺纹直立打印为在装配过程中与手柄配合的单独部件。

最后,我想鼓励您接受“快速原型设计”的主要好处——它的速度和低成本的尝试。在确定设计和材料选择之前,制作第一个原型并对其进行破坏测试。