Hoe sterk is een 3D print? Wat een geprint deel houdt

Bij bedrijven is dit bijna altijd de eerste vraag, en meestal de reden om af te haken. Het eerlijke antwoord heeft twee helften: een 3D-print is sterker dan verwacht in de ene richting en zwakker dan gehoopt in de andere. Alle waarden hieronder komen uit de datasheets van Bambu Lab, gemeten volgens ISO 527.

Waarom is een 3D-print niet in alle richtingen even sterk?

Een geprint deel wordt opgebouwd uit lagen van 0,2 mm die aan elkaar gesmolten zijn. Binnen een laag loopt het materiaal onafgebroken door, tussen twee lagen zit een hechting. Die hechting is sterk, maar niet zo sterk als het materiaal zelf: PLA haalt 35 MPa in het printvlak en 31 MPa dwars op de lagen. Dat verschil bepaalt waar een onderdeel breekt.

Welk materiaal is het sterkst?

Sterk betekent twee verschillende dingen, en dat is precies waarom deze vraag zo vaak fout beantwoord wordt. Wil je stijf en onbuigzaam, dan is PLA de sterkste van ons aanbod: 35 MPa treksterkte en 2.580 MPa stijfheid. Wil je taai en vergevingsgezind, dan wint TPU: het rekt meer dan 650 % voordat het breekt, tegen 12,2 % voor PLA. Meer daarover in wanneer je TPU gebruikt en in het overzicht van printmaterialen.

Waar houdt kunststof op en begint metaal?

Kunststof houdt op bij drie dingen: dragende constructie, langdurige belasting en warmte. PLA verzacht al vanaf 50 graden en zelfs ASA houdt het maar tot 106 graden. Bovendien kruipt kunststof: onder permanente last vervormt het langzaam, ook ver onder de breukgrens. Voor afdekkappen, houders, geleiders en klemmen is dat geen bezwaar. Of metaal nodig is, staat in kan je metaal 3D printen of volstaat kunststof.

Hoe maak je een geprint onderdeel sterker?

Drie ingrepen, in volgorde van effect. Oriëntatie is verreweg de grootste: leg de krachtrichting in het printvlak, waar 35 MPa beschikbaar is in plaats van 31 MPa. Daarna wanddikte: 2,0 mm bij belaste delen, tegen 1,2 mm voor gewone wanden. En als derde vorm: rond binnenhoeken af met 1,0 mm tot 3,0 mm, want daar begint elke breuk. Meer in de minimale wanddikte.

Wat betekent dit voor een onderdeel dat al eens gebroken is?

Een onderdeel dat is afgebroken heeft per definitie een zwakke plek, en die neem je bij namaken niet over. Verdik de wand naar minstens 2,0 mm op de breuklocatie, rond de overgang af, en oriënteer de print zo dat de belasting in het vlak valt. Een wand van 0,4 mm is het absolute minimum dat de printer kan leggen en draagt niets. De maatvoering staat in een plastic onderdeel namaken en de passing in tolerantie bij 3D-print onderdelen.

Hoe weet je zeker of het houdt?

Door het te testen, niet door het te berekenen. Een geprint deel heeft een oriëntatie, een vulgraad en een laaghoogte van 0,2 mm, en die drie samen bepalen meer dan de datasheetwaarde van 35 MPa. Voor een kritisch onderdeel maken wij een testexemplaar en belasten dat, voordat de serie draait. Vraag daar expliciet om in de aanvraag. De hele keten staat in hoe 3D printen werkt.

Twijfel je of jouw onderdeel het houdt? Beschrijf de belasting in de offerteaanvraag, dan kijken wij mee naar materiaal en oriëntatie. Een los onderdeel bestellen kan direct via de maatwerk-tool. Termen als vulgraad en perimeter staan uitgelegd in de begrippenlijst. Waar dit past binnen de 4 basisvragen staat in de instaphub.

35 MPa in het printvlak tegen 31 MPa tussen de lagen. Datzelfde onderdeel, andere richting, bijna een tiende minder sterk.