16 лайфхаков: как подготовиться к 3D-печати, чтобы результат вам понравился

Вы счастливый обладатель 3D-принтера? Рано или поздно настанет момент, когда вам надоест печатать чужие модели и захочется создавать свои. Если вы хотите начать печатать модели технической направленности или делать запчасти для различной техники, то вам не обойтись без основ 3D-моделирования в САПР. Моделирование поможет создать макет, прототип, готовое изделие, формы для отливок и другие технологические приспособления для изготовления детали. Если вы уже изучили справочные материалы, встроенные в САПР, и научились основам проектирования, наши советы помогут адаптировать модели под 3D-печать и получить результат, который вам точно понравится.

1. Моделируйте устойчивое основание

По возможности создайте в модели хотя бы одну плоскую грань, которую можно использовать как основание для установки на стол. Это позволит обойтись минимальным количеством поддержек и улучшит прилипание модели к основанию.

2. Рассчитывайте усадку

Печатаем тестовый кубик 50х50х50 мм и измеряем его после печати. Тестовая модель должна печататься из того же материала и с теми же параметрами нагрева, заполнения и обдува, что и предполагаемая итоговая модель. Желательно, чтобы принтер также был предварительно откалиброван на нужный материал.

После этого с помощью допусков на размер, в крайнем случае — масштабирования, корректируем размеры для компенсации усадки. Необходимо учитывать, что усадка может быть неравномерной по разным осям (обычно отличается по оси Z). Также отдельно следите за усадкой для отверстий. Желательно сделать в тестовой модели все отверстия, которые планируется делать в итоговой. Если планируете резьбу, её также необходимо предварительно протестировать.

3. Следите за толщиной стенок

Толщина стенок должна быть, как минимум, в два раза больше диаметра (нити) экструзии, которая определяется диаметром сопла. Более того, при расчете тонких стенок надо учитывать, что при сплошном заполнении толщина стенки должна быть кратна диаметру экструзии.

4. Силовые элементы должны быть максимально объемными

При создании нагруженного элемента с помощью 3D-печати лучше всего придать ему объем и по максимуму объединить с конструкцией в единое тело. Это позволит силовому элементу выдерживать большие нагрузки при минимальном заполнении.

5. Проектируйте силовые элементы с учетом направления печати

Нагрузка должна распределяться поперек слоев печати, а не вдоль. Иначе слои могут разойтись, так как сцепление между слоями не 100%-ное.

6. Используйте упрочняющие элементы

Подобный вырез позволит сделать модель прочнее и жестче, а также сократит массу; фактически профиль станет похож на двутавровую балку. Такая форма позволяет достичь максимальной продольной жесткости при наименьшей массе.

7. И «косынку»!

Использование ребра жесткости («косынки») сделает модель прочнее и легче. Левая и крайняя правая модель обладают равной прочностью при одинаковом заполнении, но пластика на печать правой модели уйдет намного меньше.

8. Добавляйте скругления и фаски

На все ребра по возможности добавляйте фаски, а лучше скругления. Особенно важно скруглять нагруженные и силовые элементы детали. Это избавит модель от участков с высокой концентрацией напряжения, сделает ее более приятной тактильно и исключит появление заноз. Также скругление не позволит детали расползаться вдоль слоев после минимального повреждения.

9. Добавляйте ребра жесткости

Для выступающих бобышек нужно добавлять ребра жесткости. Они защитят бобышку от слома при приложении боковых усилий. Задача ребер жесткости — уменьшать рычаг для приложения силы к краю бобышки и распределять нагрузку на большую площадь.

10. Укрепляйте отверстия

Если планируются отверстия под крепеж, например под саморезы, их надо укреплять набором небольших концентрических отверстий вокруг него. Когда резьба прорежет основное отверстие, боковые отверстия не позволят разрыву разрастаться и спасут деталь от трещин.

11. Большая толщина для прочности

Для большей прочности на изделиях без мелких деталей лучше использовать сопло большего диаметра — это улучшит прочность наружного слоя модели за счет более надежного взаимодействия слоёв.

12. Делайте мелкие отверстия для локального упрочнения

Для усиления какой-то части модели (актуально при заполнении меньше 100%) можно добавить в неё множество отверстий, сравнимых с диаметром сопла — отверстия практически не пропечатаются, но вокруг них будет прочная оболочка.

13. Разные цвета — разные тела

Если нужно сделать двухцветную модель — делаем цвета отдельными телами, а потом выставляем каждому телу нужное сопло.

14. Поддержки тоже можно делать в САПР

Чтобы сэкономить материал, поддержки можно сделать в программе (и тоже отдельным телом). Обычно этого не требуется, и слайсер справляется с созданием поддержек, но не стоит забывать об этой возможности.

15. Заранее протестируйте печать зубчатой пары

При печати зубчатых колес имеет смысл предварительно распечатать часть каждого колеса и проверить качество прилегания, чтобы точно знать, что усадка не помешает прилеганию. Зубчатые колеса печатаются долго, поэтому для проверки проще напечатать только часть.

16. Булева операция для резьбовых деталей

При создании пары резьбовых деталей, например, болт-гайка, создавайте ответную резьбу булевой операцией с учетом усадки, чтобы обеспечить зазор. Так вы получите точно совпадающую резьбу и гарантированный зазор.

Что ещё важно?

Правильно настройте параметры сохранения в Stl.

Используйте расчеты: от расчёта МЦХ до конечно-элементных расчётов и топологической оптимизации.

Используйте поверхностное моделирование, чтобы сделать модель более эргономичной.

От лица редакции благодарим команду КОМПАС-3D за материал