Jedna część czy kilka elementów? Kiedy dzielenie modelu daje lepszy efekt.

W druku 3D naturalnie dąży się do wykonania modelu w jednym kawałku. Brak łączeń wygląda estetycznie, upraszcza montaż i daje wrażenie solidniejszej konstrukcji. Nie zawsze jednak jest to najlepsze rozwiązanie.

Czasem podział modelu na kilka części nie jest kompromisem, lecz świadomą decyzją projektową. Pozwala lepiej wykorzystać możliwości technologii, poprawić jakość powierzchni i ograniczyć ryzyko nieudanego wydruku.

Duży model może zmieścić się na drukarce i nadal być źle zaprojektowany do druku

Wymiary pola roboczego to tylko jeden z czynników. Element może mieścić się na stole, ale wymagać niekorzystnego ustawienia, dużej liczby podpór albo wielogodzinnego drukowania w pozycji, która osłabia jego konstrukcję.

W takim przypadku wykonanie całości za jednym razem nie daje realnej przewagi. Wręcz przeciwnie - może oznaczać:

• gorsze powierzchnie w miejscach podpartych,
• większe zużycie materiału,
• trudniejsze zachowanie wymiarów,
• większe ryzyko odkształceń,
• konieczność powtarzania całego wydruku po jednej drobnej awarii.

Podział pozwala potraktować każdy fragment osobno i ustawić go na drukarce w najbardziej korzystny sposób.

Każda część może mieć własną, najlepszą orientację

Wydruk FDM nie ma takich samych właściwości we wszystkich kierunkach. Największa różnica występuje między wytrzymałością w obrębie warstwy a odpornością na jej rozdzielenie.

Przy złożonych modelach często nie da się ustawić całego elementu tak, aby wszystkie jego fragmenty były jednocześnie drukowane we właściwym kierunku. Jedna część będzie wyglądała dobrze, ale druga może stać się podatna na pękanie.

Po podziale każdy fragment można ułożyć niezależnie. Dzięki temu łatwiej:

• dostosować przebieg warstw do obciążeń,
• poprawić jakość widocznych powierzchni,
• dokładniej wykonać krawędzie i otwory,
• ograniczyć liczbę podpór,
• zmniejszyć ryzyko skurczu i podwijania narożników.

Dobrze podzielony model może więc po montażu działać lepiej niż jednolity wydruk wykonany w niekorzystnej orientacji.

Podpory nie są obojętne dla jakości

Wiele geometrii da się wydrukować w całości tylko dzięki podporom. Problem w tym, że po ich usunięciu powierzchnia rzadko wygląda tak samo jak ta drukowana bezpośrednio na stole lub swobodnie w poprawnej orientacji.

Pozostają ślady, nierówności, czasem również drobne ubytki. W miejscach widocznych lub przylegających do innego elementu może to mieć większe znaczenie niż samo miejsce późniejszego łączenia.

Podział modelu pozwala niekiedy zamienić jeden trudny wydruk w kilka prostych części, które nie wymagają prawie żadnych podpór. Zwykle oznacza to krótszy czas pracy, mniej odpadów i mniejszy zakres obróbki po wydruku.

Jedna długa praca czy kilka krótszych?

Duży wydruk może trwać kilkanaście, a czasem kilkadziesiąt godzin. Im dłuższy proces, tym większe konsekwencje nawet niewielkiego problemu: odklejenia narożnika, zapchania dyszy, błędu podawania materiału czy nagłego braku zasilania.

Jeżeli taki model powstaje w jednym kawałku, awaria pod koniec pracy oznacza zazwyczaj rozpoczęcie wszystkiego od początku.

Przy podziale tracimy tylko część, która się nie udała. Łatwiej też wprowadzać poprawki. Jeżeli po przymiarce okazuje się, że jeden fragment wymaga zmiany wymiaru lub kształtu, nie trzeba drukować ponownie całej konstrukcji.

To szczególnie ważne przy częściach odtwarzanych na podstawie pomiarów, zdjęć, skanu albo zużytego oryginału.

Dobre połączenie zaczyna się już w projekcie

Podział modelu nie powinien polegać na przypadkowym przecięciu geometrii na pół. Miejsce łączenia wpływa na sztywność, dokładność montażu i końcowy wygląd elementu.

W projekcie można przewidzieć między innymi:

• kołki ustalające,
• wpusty i prowadnice,
• zamki wsuwane,
• zakładki zwiększające powierzchnię klejenia,
• otwory pod śruby,
• gniazda pod tuleje lub magnesy.

Takie rozwiązania sprawiają, że części same ustawiają się względem siebie. Klej lub śruby służą wtedy głównie do utrzymania połączenia, a nie do korygowania jego położenia.

Znaczenie ma również tolerancja. Zamki zaprojektowane bez luzu mogą po wydruku nie pasować, natomiast zbyt duży luz utrudni zachowanie wymiarów całej konstrukcji.

Gdzie nie warto umieszczać łączenia?

Połączenie nie powinno wypadać tam, gdzie część jest najbardziej obciążona. Niekorzystnym miejscem może być cienki narożnik, okolica otworu montażowego albo fragment pracujący podczas uginania i drgań.

Przy długich elementach dobrze zaplanowane łączenie może również pomóc w kontroli odkształceń. Zamiast jednego dużego fragmentu podatnego na skurcz powstaje kilka krótszych odcinków, które łatwiej wydrukować stabilnie.

Nie oznacza to jednak, że każdy duży model należy dzielić. Decyzja powinna wynikać z geometrii, materiału, warunków pracy i sposobu montażu.

Kiedy jedna część nadal jest lepszym rozwiązaniem?

Jednolity wydruk warto zachować, gdy model można ustawić korzystnie, nie wymaga nadmiernej liczby podpór, a połączenia mogłyby pogorszyć jego działanie.

Dotyczy to szczególnie elementów:

• poddawanych dużym obciążeniom,
• posiadających cienkie ścianki,
• wymagających ciągłej powierzchni,
• pracujących z cieczami lub powietrzem,
• w których nie ma miejsca na pewny system łączenia.

Brak podziału może ułatwić uzyskanie szczelności, ale sam wydruk FDM nie jest automatycznie szczelny. Zależy to również od materiału, liczby ścian, parametrów procesu i jakości wykonania.

Najlepszy podział to taki, którego po montażu nie trzeba tłumaczyć

Dobrze zaprojektowana konstrukcja wieloczęściowa nie powinna wyglądać jak model podzielony wyłącznie dlatego, że nie zmieścił się na drukarce. Łączenia mają być logiczne, łatwe do złożenia i dopasowane do późniejszego użytkowania.

W 3Dfactory.biz analizujemy nie tylko samą geometrię, ale również orientację wydruku, przebieg warstw, sposób montażu i miejsce pracy gotowego elementu. Dzięki temu decyzja o podziale nie jest przypadkowa.

Bo najważniejsze nie jest to, z ilu części powstał wydruk. Najważniejsze, czy po złożeniu dobrze pasuje, zachowuje wymiary i spełnia swoją funkcję.