Thông số nào thật sự làm chi tiết in 3D bền hơn?

Một chi tiết FDM không phải một khối đặc. Nó là một chồng các đường nhựa được hàn lại với nhau, và gần như mọi thứ về độ bền của nó phụ thuộc vào các đường đó hàn tốt tới đâu và lực chạy theo hướng nào so với chúng. Cách nhìn đó đổi lại câu hỏi về thông số: bạn không tinh chỉnh một vật liệu, bạn tinh chỉnh một mối hàn.

1. Hướng in — thông số không nằm trong slicer

Theo hướng vuông góc với lớp, chi tiết in ra thường chỉ đạt 30–50 % độ bền so với hướng trong mặt phẳng lớp. Đó là khoảng chênh lớn hơn khoảng chênh giữa hai loại nhựa bất kỳ trong danh mục của chúng tôi. Một chi tiết PLA chịu lực dọc theo lớp sẽ chạy tốt hơn một chi tiết PETG chịu lực vuông góc với lớp.

• —Hãy tìm đường truyền lực trước, rồi xoay chi tiết sao cho lực chạy dọc theo lớp, không cắt ngang chúng.
• —Một giá đỡ chịu tải uốn nên được in dựng đứng, để mặt chịu kéo là một lớp thành liên tục thay vì một chồng biên giới giữa các lớp.
• —Ở nơi không tránh được việc lực cắt ngang lớp, hãy thêm vật liệu: một góc lượn, một gân tăng cứng hay một tấm giằng chỉ tốn vài gram và lấy lại phần lớn phần đã mất.

2. Số lớp thành, rồi lại số lớp thành

Lớp thành là những đường đùn liên tục chạy theo chu vi, nên chúng mang lực kéo và lực uốn tốt hơn nhiều so với infill. Trong các bài thử uốn của chúng tôi, đi từ hai lên bốn lớp thành có tác dụng lớn hơn việc nâng infill từ 20 % lên 60 % — và còn in nhanh hơn.

Quy tắc thực dụng: đặt số lớp thành sao cho tiết diện chịu lực trở thành đặc, rồi dùng infill để chống cho các thành đó không bị mất ổn định. Với một gân dày 3 mm và đầu phun 0,4 mm, bốn lớp thành đã là một gân đặc và infill không còn ý nghĩa.

3. Nhiệt độ đầu phun

Độ bền liên lớp là một bài toán khuếch tán: các mạch polymer phải vượt qua biên giới và đan vào nhau trong lúc vật liệu còn trên nhiệt độ hoá thuỷ tinh. Nhựa nóng hơn giữ được tính linh động lâu hơn, nên chuyện đó xảy ra nhiều hơn. Mười độ thường đáng 10–20 % độ bền liên lớp, một mức lợi rất lớn cho một thay đổi miễn phí.

Giới hạn ở đây là chất lượng bề mặt và hiện tượng kéo tơ, không phải bản thân polymer. Hãy tăng nhiệt tới khi xuất hiện kéo tơ, rồi lùi lại 5 °C. Làm mát thì đi ngược lại với bạn: giảm quạt xuống mức tối thiểu mà hình học cho phép sẽ giữ mặt tiếp giáp đủ nóng để hàn.

4. Chiều cao lớp (và vì sao mỏng không có nghĩa là bền)

Lớp mỏng cho bề mặt chi tiết hơn và đường cong chính xác hơn. Nó không cho chi tiết bền hơn một cách đáng tin. Lớp dày đưa nhiều vật liệu hơn vào mỗi mối hàn, nguội chậm hơn và thường liên kết tốt hơn — cái giá là độ phân giải và chất lượng phần hẫng.

Thông số quan trọng hơn là chiều rộng đường đùn. Nới nó lên khoảng 120 % đường kính đầu phun sẽ tăng độ chồng lấn giữa các đường và ép mỗi đường mạnh hơn vào đường bên dưới. Đó là cải thiện trực tiếp cho mối hàn.

Những thứ gần như không thay đổi gì

• —Infill trên khoảng 40 %. Lợi ích giảm dần, rồi chỉ còn khối lượng và thời gian. Chi tiết đặc cũng dễ cong hơn.
• —Kiểu infill, với phần lớn trường hợp chịu lực. Gyroid, cubic và grid chênh nhau vài phần trăm khi số lớp thành đã đúng.
• —Tốc độ in, trong giới hạn hợp lý. Nó thay đổi bề mặt và độ chính xác kích thước từ rất lâu trước khi thay đổi độ bền — miễn là hot end giữ được nhiệt độ nóng chảy.
• —Ủ nhiệt PLA, trong phần lớn trường hợp. Nó nâng khả năng chịu nhiệt và độ cứng nhưng làm chi tiết co 1–2 % một cách khó dự đoán, và thường bạn mất luôn độ khớp.

Một công thức để dùng ngay

1. 01Xoay chi tiết sao cho lực chạy dọc theo lớp.
2. 02Đặt số lớp thành sao cho tiết diện chịu lực đặc hoàn toàn — thường là 4 với đầu phun 0,4 mm.
3. 03Infill 25–35 %, gyroid hoặc cubic. Đừng tăng thêm nếu không có lý do.
4. 04Đầu phun ở đầu trên của khoảng công bố; quạt ở mức tối thiểu mà phần hẫng còn chịu được.
5. 05Chiều rộng đường đùn 0,45–0,48 mm với đầu phun 0,4 mm.
6. 06Sấy nhựa. Một cuộn ẩm sẽ vô hiệu hoá toàn bộ những thay đổi ở trên.

Nếu chi tiết vẫn hỏng, vật liệu là đòn tiếp theo — đó là lúc nylon và composite cùng polycarbonate xứng với giá của chúng. Nhưng thông số trước đã: chúng miễn phí.