Это самый важный параметр печати, о котором заказчики почти никогда не думают. Ориентация детали определяет прочность сильнее, чем материал, заполнение и число периметров вместе взятые.
Почему так
Печатная деталь — анизотропный материал: её свойства зависят от направления.
Вдоль слоя пластик прочный: это сплошная нить, её прочность — прочность материала.
Поперёк слоёв прочность в 2–4 раза ниже: там работает только спекание между слоями, а оно всегда слабее.
| Направление нагрузки | Относительная прочность |
|---|---|
| Вдоль линий печати | 100 % |
| Поперёк линий, но вдоль слоя | 80–90 % |
| Поперёк слоёв (на разрыв) | 30–50 % |
Практическое следствие
Слои должны идти поперёк направления нагрузки, а не вдоль плоскости разрушения.
Примеры:
Крючок на стену. Если печатать лёжа (крючок плашмя на столе) — слои идут поперёк нагрузки, крючок держит. Если печатать стоя — нагрузка отрывает слой от слоя, крючок отломится по основанию.
Ручка. Печатать в той плоскости, в которой её тянут, — не поперёк.
Шестерня. Печатать плашмя: зубья работают на изгиб в плоскости слоя. Печать «на ребре» даёт зубья, которые скалываются по слоям.
Труба или втулка. Стоя — прочна на сжатие, слаба на изгиб. Лёжа — наоборот.
Защёлка, лепесток. Слои поперёк изгиба, иначе лепесток отломится при первом нажатии.
Конфликт с качеством
Проблема в том, что ориентация влияет ещё и на другое:
- поверхность: вертикальные стенки выглядят лучше наклонных;
- поддержки: разная ориентация — разное количество нависаний;
- время печати: высокая деталь печатается дольше лежащей;
- коробление: большая площадь основания — выше риск;
- точность отверстий: вертикальные отверстия точнее горизонтальных.
Поэтому выбор ориентации — это компромисс, и именно в нём проявляется опыт исполнителя.
Правило приоритета
Если деталь функциональная, приоритет такой:
- Прочность — слои поперёк нагрузки.
- Точность критичных элементов — отверстия под вал лучше вертикально.
- Отсутствие поддержек.
- Поверхность.
- Время.
Если деталь декоративная — порядок обратный.
Что делать, если нужна прочность во всех направлениях
Бывает, что нагрузка идёт с разных сторон и одной ориентацией не обойтись. Варианты:
- Разделить деталь на части, каждую напечатать в своей ориентации, соединить винтами;
- сменить материал на более вязкий: у нейлона и PETG разница между направлениями меньше, чем у PLA;
- отжиг (для PLA/PETG): выдержка в духовке при 60–90 °C улучшает спекание слоёв, но деталь может повести;
- закладные элементы: металлический пруток или стержень внутри детали, проходящий поперёк слоёв.
Как это использовать при заказе
Самая полезная фраза в описании заказа: «нагрузка идёт вот сюда» — со стрелкой на фото или словами.
Это одна фраза, которая может втрое изменить прочность результата и не стоит ничего.
Если исполнитель не спрашивает про направление нагрузки на функциональной детали — это повод задуматься о его квалификации. См. как выбрать исполнителя.
Оставить заказ — с описанием, куда идёт нагрузка.