3D金屬列印的訣竅與常見錯誤

八月 25, 2017
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現在的Maker界充滿著汽車、航空,以及醫療等領域,卻鮮少有主流的Maker、產品設計師或工程師等接觸3D金屬列印,但是3D金屬列印已漸漸地開始擁有自己的小眾市場,例如寶石製作。因此或許距離你製作獨一無二的3D金屬列印專題的時候不遠了,不過設計3D列印金屬有相當的難度。
3D塑膠列印的一些知識,沒有辦法完全應用在3D金屬列印上面,一部分是因為CNC的加工設計或減法製造的過程,無法直接適用金屬列印。如果要用3D列印金屬零件,3D列印的過程一定要是為了金屬而做的專門設計,如果你有興趣要3D列印金屬零件,有一些常見的錯誤你應該避免。
不同的金屬粉有不同的使用方法,但是按照以下的規則,是最安全的作法:

留意縫隙

如果縫隙或是孔洞設計得太小,可能會遇到邊界癒合,導致縫隙的空間被填滿的問題。縫隙跟孔洞的最小值因所使用的印表機、列印用的金屬,以及零件的幾何形狀而有所不同。0.5mm是個安全的最小值,大於10mm則需要增強輔助結構的穩定度。

留意過薄的鑄壁

0.5mm的厚度是金屬3D列印任一面鑄壁的建議最薄值,如果再薄,鑄壁可能就會因為自己本身的重量而崩塌。塑膠3D列印的最薄值大約是1mm。

懸掛的零件

懸掛的零件不得超過0.5mm,如果是面對下方的構成,必須要經過設計,與水平面呈45度角(這個稱為倒角),形成一個凹陷或凸出的形狀,讓該物體可以支撐自身。也可以嘗試不同於這種設計規則的東西,但是需要額外增加支撐的結構。

有時候你需要一些輔助

如果要把零件掛在基板上,一些輔助是必要的;其中散熱也是非常的重要。在處理大多數的金屬的時候,只要低於水平面45度角的區域都需要添加輔助在設計上,然而這個製作黃金守則無法適用於所有的金屬。舉例來說,Ti64(α-β鈦合金)可以用於角度小於30的零件設計,也不需要額外的輔助。
圖片

Star Rapid攝

知道正確的方向

列印前要優先考慮到零件的方向。3D列印出來的零件會有不同的機械特性跟不同的方向性。零件在X軸跟Y軸,相較於Z軸,有較強的抗拉強度,這會影響到該零件最終能否承受壓力。當零件在設計的時候跟實際遇到壓力的時候,這點相當的不同。

需要看起來美觀嗎?

零件的方向也有美感的問題,如果3D列印的零件是面向下方,完成的表面相較於面朝上的零件會顯得較粗糙。如果是較複雜的設計,零件的方向就要經過優化的處理,這樣就不需要額外的輔助,這一點對於會影響到零件功能的尤是。3D塑膠列印的輔助通常用手就能折斷,3D金屬列印不同的一點在於必須用後加工才能移除輔助。零件與輔助的接連處會顯得較為明顯,除非對零件進行額外的加工讓表面看起來一致。

事前做足功課

要讓設計完好的很重要的一點,在於事先研究製作時要用到的機器,以及要用到的材料。雖然一般的準則可以避免一些常見的錯誤,每一種機器跟金屬粉都有其獨特的地方要納入考量,事先具備這些知識絕對是大大加分。

使用免費的資源

設計3D金屬列印可能會有許多困難,因為在設計的過程中會有很多錯的觀念。業界已經漸漸開始瞭解這一點,因此Maker開始從自身開始做起,用影片、詳細的說明等其他的相關資源教育市場。使用Google搜尋或許可以找到大量的免費設計,以及額外的相關知識。你可以在我們的YouTube頻道的Star Rapid找到教學指南。

(譯:呂紹柔)
原文

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