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工程师们总是试图使设计更快、更好、更便宜、更轻。在3D打印之前,创建原型的唯一方法是通过减法制造,也就是把一块材料切掉,直到只剩下部分或部分的模具。这些部件一次只能生产和组装一个。这种原型方法很慢,而且在许多情况下非常昂贵。通过减法和加法制造方法一次创建单个零件文件仍然被广泛使用。
然而,用许多铰接部件一起工作的移动组件变得更加越来越越大。以下是设计组装时的一些重要提示3D打印.
留空空白
始终留下组件之间的负空间或空气差距。在3D CAD中设计时,在与单独的组件相同的区域中创建几何体既可能又容易。当3D打印机接收具有重叠几何形状的文件时,它将将两个或多个零件打印在一起,就像它们是一个组件一样。这对现实生活来说并不理想,移动组装与单独的组件彼此铰接,因此检查您的模型是必须确保组装中所有部件之间存在负空间。
一个好的经验法则是,气隙至少应该是双您选择的层厚,可在打印前指定。这使得间隙足够小,乍一看不太明显,但又足够大,允许在打印过程中填充间隙的可溶性支撑材料在打印后被洗掉。另一个需要注意的是,3D打印是双边公差(+/- X),而其他加工操作可以设置为单边公差(+ X, - y)。
作为一个例子,我选择建模和打印一个活动扳手。我选择了层厚0.005”,这是可能的最小的选项。为了在部件之间留下适当的空间,我需要至少0.01“气隙(0.005”* 2)之间的所有可调扳手的组件面。通过这种方式,完全不存在FDM打印机的挤压路径在打印时熔化在一起的风险。有人可能会说,在所有可能的材料和打印类型都存在的情况下,气隙可以根据这一经验法则增加或减少。尽管如此,与3D打印组件的层厚相比,使用两倍气隙的做法将在大多数情况下发挥预期的作用。
可溶性支持材料
对于这种方法,使用3D打印机,不仅需要挤出模型材料,而且需要兼容的可溶性支持材料。仅使用模型材料将不起作用,因为模型材料不会溶解在浴缸中。载体材料是必要的,因为在印刷过程中,需要填充空气间隙,以填充物质,以保持打印文具的部件并因此可打印。
打印完成后,应将其放入洗澡水中,可溶解的支撑材料可以溶解和洗掉。由于组件之间的空气间隙很小,完全组装的3D打印浴缸往往需要比单个组件3D打印更长时间,因为浴缸可以花更长的时间渗透。此外,浴缸只能溶解它接触到的少量材料,这使得这个过程花费更长的时间。在这个3D打印的活动扳手的情况下,支撑材料花了9个小时在85摄氏度冲洗掉。
在3D打印已经彻底清洗,只有模型材料留下,轻轻移动零件周围,撬他们进一步分开,并产生所需的运动的装配。开始时要温柔;用力太大,装配的更精细的部分可能会折断。
在设计组件时,有一件重要的事情要记住。即使组件中所有部件之间有足够的气隙,但如果通向水浴槽的孔过于复杂,则模型深处的可溶支架可能永远不会与解决方案接触。结果呢?无论组件在浴槽中停留多久,这些间隙中的支撑材料都不会溶解到足以让组件移动的程度。对于这个可调节扳手的例子,我必须移动滚花和更换颚很多,最终松开在扳手的小间隙中没有被冲走的剩余支持材料。
减少摩擦
虽然不像前两点那么重要,减少摩擦将有助于3D打印的功能。当整个组件一起打印而不是分开时,打印后的修改可能会受到严重限制。如果你能在打印后获得所有的3D打印部件,那么你就可以打磨和提炼直到你感到满足,确保所有的东西都适合并在组装时运行顺畅。然而,如果你在一个装配体的内部有一个部件(比如齿轮),并且它已经印上了厚层线,那么它将不会有一个光滑的表面,并且会比一个有薄层线和光滑表面的部件产生更多的摩擦。
外带
虽然可以在一个打印作业中设计和打印具有铰接表面的组件,但有时,为了后续的组装,最好还是坚持打印单个组件。例如,如果你的组件由不同的材料和颜色组成,而你没有可以使用不同材料打印的打印机,那么你将被迫一次打印一个组件,然后再组装它们。其他项目有复杂的特点,如复杂的通道或大的难以触及的间隙,这使得支撑材料难以移除。在这种情况下,最好是单独打印,然后再组装。