Designregler for 3D-print – hvad DfAM betyder
DfAM, design for additive manufacturing, betyder, at delen konstrueres efter, hvordan den bygges op. Ved FDM lægges smeltet plast i strenge, lag på lag. Hvert lag hviler på det nedenunder. Det giver frihed til former, der er umulige at fræse, men også begrænsninger, som en CNC-konstruktør ikke er vant til.
Den gode nyhed er, at kompleksitet næsten ikke koster ekstra. En indvendig kølekanal, et integreret hængsel eller en organisk form tager omtrent lige så lang tid at printe som en enkel kasse med samme volumen. Det, der styrer tid og pris, er primært materialemængden, højden og mængden af support. De vejledende værdier nedenfor gælder en almindelig dyse på 0,4 mm og lagtykkelser på 0,1–0,3 mm. Andre dyser og materialer giver andre værdier – se dem som et udgangspunkt.
Udhæng og broer
Et udhæng op til omtrent 45° fra lodret kan printes uden supportmateriale. Stejlere end det hænger strengene frit, og overfladen bliver dårlig. Supportmateriale virker, men efterlader mærker og koster tid og materiale.
Konstruér derfor med 45° i tankerne. Erstat vandrette lofter med faser på 45°, og brug fasede kanter i stedet for afrundinger på undersiden. En afrunding på undersiden begynder med et næsten vandret udhæng – en fase printes rent.
En bro er en vandret streng mellem to støtter. Korte broer på 10–20 mm går ofte godt med den rigtige blæserkøling, mens længere broer kræver test eller support. Planlæg hulbilleder og vinduer, så broerne bliver korte.
Vægtykkelse og detaljer
Vægtykkelsen bør være et multiplum af strengbredden. Med en dyse på 0,4 mm og en strengbredde på omtrent 0,42–0,45 mm giver to strenge omkring 0,8–0,9 mm og tre strenge omkring 1,2–1,35 mm. En væg på 1,0 mm giver i stedet to strenge og et smalt fyld, der kan blive svagt.
En vejledende værdi er mindst 1,2 mm for vægge, der skal bære last, og 0,8 mm for lette afdækninger. Små detaljer under omtrent 0,8 mm i XY-retningen bliver utydelige eller forsvinder. Tekst, der skal kunne læses, bør være mindst 0,5 mm dyb eller høj og have streger på mindst 0,4–0,5 mm.
Fyldprocenten påvirker styrken mindre, end man tror. Flere ydervægge giver ofte mere styrke pr. gram end tættere fyld.
Slør, pasninger og huller
Dele, der skal passe sammen, kræver konstrueret slør. En vejledende værdi er 0,2–0,4 mm samlet slør for dele, der skal glide eller monteres med hånden, og 0,1–0,2 mm for tættere pasninger. Bevægelige dele, der printes samlet, kræver ofte 0,4–0,5 mm. Lav gerne et lille teststykke med forskellige slør, før hele delen printes.
Lodrette huller bliver typisk 0,1–0,3 mm for små, fordi strengen presses indad i kurven. Tilføj slør i modellen, eller bor hullet op bagefter. Vandrette huller har et udhæng i loftet. Giv dem en dråbeform eller et plant loft med 45° faser op til det, så printes de uden support.
Gevind under M6 bliver sjældent gode direkte i plast. Mere om tolerancer i guiden tolerancer og pasninger.
Skrueforbindelser og gevindindsatser
Til skruer, der skal skrues i og ud flere gange, er gevindindsatser i messing det bedste valg. De varmes ind i et forberedt hul med en loddekolbe eller et særligt værktøj. Hullets diameter og dybde skal følge indsatsproducentens mål, fordi de varierer mellem mærker.
Læg mindst 1,5–2 mm væg rundt om indsatsen og et par ekstra ydervægge i området. Selvskærende plastskruer fungerer også, med et hul, der er lidt mindre end skruens kernediameter. Til enkelte monteringer er en møtrik i en sekskantlomme nok – den er billig og meget stærk.
Orientering og anisotropi
FDM-dele er svagest mellem lagene. Belastes delen, så lagene trækkes fra hinanden – i Z-retningen – kan styrken blive betydeligt lavere end i XY-planet. Orientér derfor delen, så den vigtigste last går langs lagene og ikke på tværs af dem.
Et eksempel: en vinkelkonsol, der printes stående, får lagsamlinger præcis i hjørnet, hvor spændingen er størst. Printet liggende på siden får den strenge, der går rundt om hjørnet, og bliver meget stærkere.
Orienteringen påvirker også overflade, målnøjagtighed og behov for support. Flader, der ligger mod byggepladen, bliver plane og præcise. Flader, der bygges lodret, får synlige lag. Nogle gange er det bedst at dele delen og printe halvdelene i hver sin orientering.
Vælg materiale efter brugen
PLA er stift, nemt at printe og målfast, men bliver blødt allerede omkring 55–60 °C. Det passer til prototyper, fiksturer indendørs og modeller. PETG er sejere, tåler fugt og kemikalier bedre og klarer omtrent 70 °C. Det er et godt standardvalg til funktionsdele indendørs.
ASA tåler UV-lys og vejr og klarer omkring 90–95 °C. Det passer til dele udendørs og i køretøjer. PA (nylon) er sejt og har god slidstyrke, men suger fugt og skal tørres. PC tåler høje temperaturer, over 100 °C, og er stift. TPU er fleksibelt og bruges til pakninger, dæmpere og greb.
Kulfiberforstærkede varianter af PETG, PA og andre materialer giver højere stivhed, men er mere skøre og slider på dysen. Værdierne er vejledende og varierer mellem producenter. Læs mere om konstruktion til additiv fremstilling.
Almindelige fejl og store dele
Den mest almindelige fejl er at konstruere som til sprøjtestøbning eller fræsning: vandrette lofter, skarpe indvendige hjørner og stramme pasninger uden slør. En anden er tynde vægge på 1,0 mm, der ikke passer til strengbredden, eller lange tynde stifter, der knækker langs lagene.
Andre fejl er tekst og logoer på udhængende flader og at glemme, hvordan supporten skal fjernes. En tredje er at vælge PLA til en del, der skal sidde i en bil om sommeren. Gennemgå tjeklisten nedenfor, før du sender en fil til print – den fanger de fleste problemer.
Dele, der er større end byggevolumenet, deles i flere stykker. Placér samlingen, hvor den ses mindst og belastes mindst. Brug styretappe, svalehaler eller overlappende false, så stykkerne sidder rigtigt ved limning eller skruning.
Deling kan også være en måde at få en bedre orientering og mindre support. Vi konstruerer til 3D-print hver dag og printer selv delene. Send din model, så gennemgår vi den, eller læs om prototyper med 3D-print.
Materialer til FDM – vejledende værdier
| Materiale | Egenskaber | Varmebestandighed (vejledende) | Typisk anvendelse |
|---|---|---|---|
| PLA | Stift, målfast, nemt at printe | ca. 55–60 °C | Prototyper, fiksturer indendørs, modeller |
| PETG | Sejt, tåler fugt og mange kemikalier | ca. 70 °C | Funktionsdele, kabinetter, holdere |
| ASA | UV- og vejrbestandigt | ca. 90–95 °C | Dele udendørs og i køretøjer |
| PA (nylon) | Sejt, slidstærkt, fugtfølsomt | ca. 80–120 °C afhængigt af type | Tandhjul, glidende dele, klemmer |
| PC | Stift, slagfast, varmebestandigt | over 100 °C | Dele tæt på varme, tekniske komponenter |
| TPU | Fleksibelt, gummiagtigt | ca. 60–80 °C | Pakninger, dæmpere, greb |
Varmebestandigheden er angivet som omtrentlig blødgøringstemperatur under let last. Værdierne varierer mellem producenter og printindstillinger.
Tjekliste: konstruktion til 3D-print
- Udhæng højst omtrent 45° uden support
- Faser i stedet for afrundinger på undersiden
- Vægge som multiplum af strengbredden, mindst 1,2 mm ved last
- Slør 0,2–0,4 mm til monterede dele
- Lodrette huller kompenseret eller boret op
- Vandrette huller med dråbeform eller plant loft
- Gevindindsatser til skrueforbindelser, der åbnes ofte
- Orientering efter hovedlasten – ikke på tværs af lagene
- Materiale valgt efter temperatur, UV og fugt
- Store dele delt med styring ved samlingen
Ofte stillede spørgsmål
Hvor meget slør skal jeg have mellem 3D-printede dele?
En vejledende værdi er 0,2–0,4 mm samlet slør for dele, der skal monteres med hånden. Tættere pasninger kan fungere med 0,1–0,2 mm. Print gerne et teststykke med forskellige slør først, fordi resultatet afhænger af materiale og indstillinger.
Hvilken vægtykkelse kræves ved 3D-print?
Gør væggene til et multiplum af strengbredden, for eksempel 0,8–0,9 mm eller 1,2–1,35 mm med en dyse på 0,4 mm. Bærende vægge bør være mindst 1,2 mm. Flere ydervægge giver mere styrke end tættere fyld.
Hvorfor går 3D-printede dele i stykker mellem lagene?
Bindingen mellem lagene er svagere end selve strengene. Belastes delen i Z-retningen, kan den revne langs en lagsamling. Orientér delen, så lasten går langs lagene.
Hvilket materiale skal jeg vælge til en del udendørs?
ASA er et godt valg udendørs, fordi det tåler UV-lys og varme bedre end PLA og PETG. PLA bliver blødt allerede omkring 55–60 °C og passer ikke i solen. Til fleksible dele udendørs kan TPU fungere.