Проектирование промышленной детали для FDM 3D-печати: первый контрольный список

При проектировании промышленной детали для 3D-печати недостаточно, чтобы она правильно выглядела только в CAD-модели. Геометрию также определяют назначение детали, места её крепления и условия эксплуатации. При FDM-печати из-за послойной структуры необходимо отдельно учитывать ориентацию печати и тонкие участки детали. В этой первой статье мы рассмотрим основные вопросы, на которые нужно ответить до начала проектирования.

Определите назначение детали и действующие на неё нагрузки

Сначала опишите функцию детали: она будет направлять кабель, удерживать датчик или использоваться как оснастка при многократной сборке? Отметьте, подвергается ли деталь постоянной или периодической нагрузке, с какого направления действует усилие, а также возможны ли вибрации или удары. Если эта информация неизвестна, нельзя делать однозначные выводы о прочности по одному лишь проекту; для ответственных применений необходимы изготовление образца и проверка в реальных условиях.

Выбирайте ориентацию печати с учётом назначения детали

Детали FDM изготавливаются слоями, поэтому у одной и той же модели, напечатанной в разных ориентациях, будет различаться расположение слоёв. Особого внимания требуют тонкие рычаги, ушки и выступы, где нагрузка может стремиться разделить слои. Проверьте модель в слайсере в нескольких ориентациях; учитывайте взаимное расположение слоёв и нагрузки, необходимость поддержек и положение функциональных поверхностей. Единой «оптимальной ориентации» для всех деталей не существует.

Проверьте переходы сечений и места соединений

При проверке проекта следует обратить особое внимание на участки, где тонкое сечение резко переходит в более толстое, зоны вокруг отверстий под винты и острые внутренние углы. Если геометрия позволяет, рассмотрите более плавные переходы и формы, распределяющие нагрузку на большую площадь. Для винтовых и разъёмных соединений не полагайтесь только на номинальные размеры: на фактическую посадку влияют допуски печати, способ сборки и количество циклов разборки и сборки. Проверка критически важных соединений на небольшом тестовом образце может помочь до печати всей детали.

Учитывайте условия эксплуатации при выборе материала

Температура, солнечный свет, влажность, контакт с химическими веществами и вероятность износа могут повлиять на выбор материала. Само по себе слово «промышленный» не означает, что филамент подходит для любых условий. Уточните реальные условия эксплуатации детали и необходимые свойства материала; подходящие варианты можно посмотреть на странице 3D-печать инженерными материалами. О взаимосвязи ориентации печати и прочности также можно узнать из руководства о влиянии ориентации печати на прочность детали.

Запланируйте первую печать как этап проверки

Перед запуском производства проверьте размеры, зазоры для сборки, участки, которым нужны поддержки, и пространство для перемещения детали внутри машины. Первую печать можно использовать прежде всего для проверки критически важных размеров и соединений. Чтобы оценить готовность файла к производству, узнайте больше об услуге 3D-печати; для расчёта стоимости воспользуйтесь инструментом расчёта стоимости 3D-печати. В следующих статьях серии мы подробнее рассмотрим ориентацию печати для деталей, несущих нагрузку.