- Thiết kế cho in 3D khác biệt đáng kể so với các phương pháp sản xuất truyền thống và đòi hỏi một triết lý thiết kế hoàn toàn khác
- Trên mạng có rất nhiều thông tin cơ bản, nhưng tài liệu tổng hợp các hướng dẫn chuyên sâu hoặc mẹo thực tiễn thì khá hiếm
- Hướng dẫn này tập hợp các nguyên tắc thiết kế và ví dụ dành riêng cho in 3D theo phương pháp FDM/FFF
- Bài viết này tập trung vào phương pháp FDM/FFF và có thể không áp dụng cho các phương pháp sản xuất bồi đắp khác
- Trọng tâm là thiết kế các bộ phận chức năng, hướng đến những cấu trúc có thể in dễ dàng mà không cần tinh chỉnh quá nhiều
- Các mục tiêu chính gồm giảm thiểu hậu xử lý, giảm lãng phí vật liệu và tính dễ sản xuất
- Bài viết tập trung vào độ hoàn thiện cơ khí hơn là tính thẩm mỹ; một bộ phận được thiết kế tốt tự nhiên cũng sẽ đẹp
Goals of Design Engineering
- Thiết kế cơ khí luôn là quá trình tìm ra lời giải tối ưu giữa nhiều mục tiêu và điều kiện ràng buộc
- Các mục tiêu cốt lõi:
- Thiết kế theo tải trọng: tạo ra cấu trúc chịu lực hiệu quả
- Thiết kế phù hợp với phương pháp sản xuất (DFM): điều chỉnh để cấu trúc dễ in
- Tối ưu chi phí: giảm vật liệu và thời gian in
- Kỹ thuật thiết kế tối ưu hóa cấu trúc chi tiết sao cho phù hợp với phương pháp sản xuất, thay vì chỉ cải tiến thiết bị chế tạo
- Một chi tiết lý tưởng hướng đến thiết kế có tính di động cao (Portable Design), tức là có thể in được trên nhiều máy in 3D khác nhau
- Vì máy in và phần mềm liên tục phát triển, một số quy tắc có thể sẽ bớt quan trọng theo thời gian
Terminology
- Layer: cấu trúc được tạo bằng cách chia chi tiết thành các mặt cắt ngang và chồng lớp
- Perimeter: đường tạo nên đường bao ngoài của mỗi lớp
- Shell: cấu trúc rỗng chỉ giữ lại đường bao ngoài ở mỗi lớp
- Infill: cấu trúc dạng lưới lấp đầy bên trong shell
- Infill Percentage: tỷ lệ mật độ phần lấp đầy bên trong
- Overhang: phần nhô ra phía trên mà không có hỗ trợ bên dưới
- Bridge: cấu trúc bắc qua một khoảng trống khi được đỡ ở hai đầu
- Seam: điểm bắt đầu/kết thúc khi in đường viền ngoài, thường khá dễ thấy
The Standard Printer Profile
- Để có thiết kế mang tính di động, cần xác định môi trường máy in cơ bản được giả định
- Dưới đây là các tiêu chí thiết kế dựa trên máy in FDM phổ thông:
- Đường kính nozzle: 0.4mm
- Chiều cao lớp: 0.2mm
- Trục XY được căn chỉnh và hiệu chuẩn tốt
- Tốc độ in ở mức tiêu chuẩn, nhưng vẫn cần tính đến một số artifact nhỏ
- In bridge và overhang không gặp vấn đề lớn
- Có độ bám bàn in phù hợp
1. Designing for Part Strength
- Các chi tiết in 3D có bên trong rỗng và được tạo bằng phương pháp đắp lớp, nên có tính dị hướng (Anisotropy), tức là đặc tính cơ học thay đổi theo hướng
- Ngoài các quy tắc thiết kế độ bền thông thường, còn cần thêm các cân nhắc phù hợp với đặc tính của in 3D
-
Part Orientation
- R1.1 — Căn chỉnh lực kéo song song với mặt phẳng in
- Chi tiết sẽ yếu hơn khi tải kéo tác động theo hướng tách các lớp ra, vì vậy chọn hướng in theo hướng tải là rất quan trọng
- Đặc biệt với các kết cấu dạng clip như những chi tiết phải uốn cong, nguy cơ hỏng khi dùng lặp lại sẽ tăng mạnh tùy theo hướng in
- Để tránh việc người khác in mô hình sai cách, nên lưu file mô hình ở đúng hướng in
-
When no orientation works
- Với những chi tiết phức tạp không có hướng in lý tưởng, cách hiệu quả là chia thành nhiều phần để in rồi lắp ráp lại
- R1.2 — Nếu không có hướng tối ưu, hãy chia chi tiết ra để in
- Khớp dovetail là cấu trúc dễ in ở đa số hướng và phù hợp cho việc lắp ráp
-
To infill or not to infill
- Tăng infill lên 100% không đồng nghĩa với việc độ bền tăng lên một cách hiệu quả
- Vì độ bền tập trung ở bề mặt, nên tăng shell (perimeters) sẽ hiệu quả hơn
- R1.3 — Độ bền được quyết định bởi bề mặt ngoài hơn là phần bên trong
- Infill có thể dẫn đến lãng phí vật liệu và tăng thời gian in
- Tải trọng kết cấu lớn nhất nằm ở phần ngoài cùng, xa trục trung hòa, nên dồn vật liệu vào đó sẽ hiệu quả hơn
-
The Flow of Forces
- Có thể giảm ứng suất bằng cách thay đổi hình dạng dựa trên đường truyền lực (Force Lines) bên trong chi tiết
- R1.4 — Dẫn hướng dòng truyền lực theo đường càng thẳng càng tốt
- Áp dụng fillet ở các góc có thể làm giảm tập trung ứng suất và hạn chế nguy cơ gãy hỏng
-
Cross-sectional Considerations
- Trong in 3D, đa số là cấu trúc rỗng, nên thay vì giảm tiết diện, giảm diện tích bề mặt sẽ hiệu quả hơn trong việc tiết kiệm vật liệu
- R1.5 — Hình dạng dày có lợi hơn hình dạng mỏng
- Ví dụ: kết cấu dầm I vốn rất bền theo truyền thống, nhưng khi in lại có thể kém hơn tiết diện vuông về cả độ bền lẫn hiệu quả in
-
Simulation Struggles
- Trong sản xuất truyền thống, mô phỏng là công cụ cốt lõi, nhưng với cấu trúc không đồng nhất của in 3D thì rất khó dự đoán chính xác
- Thay vào đó, in thử và kiểm tra trực tiếp trở thành một giải pháp thay thế chi phí thấp
- Tuy nhiên, in thử phù hợp để kiểm tra độ bền cơ học, nhưng không được khuyến nghị để kiểm chứng độ chính xác kích thước
- Tối ưu hóa topo (Topology Optimization) không phù hợp với phương pháp FFF và không tạo ra hình dạng in lý tưởng
2. Dung sai sản xuất và hoàn thiện chi tiết (Manufacturing Tolerance and Part Finish)
-
Chamfers vs. Fillets
- R2.1 — Với các cạnh song song với mặt phẳng in, dùng chamfer, còn với các cạnh vuông góc thì dùng fillet sẽ cho chất lượng in tốt nhất
- Fillet theo phương ngang gây ra overhang đột ngột, làm giảm chất lượng bề mặt và khiến việc in khó hơn
- Theo phương dọc, fillet có hiệu quả trong việc giảm gia tốc của đầu in, từ đó giảm lỗi bề mặt
- Chamfer giữ độ dốc ổn định, tạo ra đường layer đồng đều ở mỗi lớp và mang lại bề ngoài gọn gàng
-
Horizontal Holes
- Lỗ tròn theo phương ngang gây ra vấn đề overhang lớn, nên tốt hơn là thay bằng dạng giọt nước 90 độ (teardrop) hoặc kết cấu mái phẳng
- R2.2 — Lỗ theo phương ngang nên được thiết kế theo dạng giọt nước hoặc kết cấu mái
- Vùng bridge có thể bị võng nhẹ, vì vậy cần chừa thêm khoảng hở
-
Seemingly Seamless
- Perimeter seam là điểm bắt đầu/kết thúc của quá trình in, và tùy vị trí có thể gây ra sai lệch kích thước và giảm tính thẩm mỹ
- Với hình tròn hoàn chỉnh hoặc các góc có cùng góc độ, việc xác định vị trí seam trở nên khó khăn hơn nên khả năng lỗi cao hơn
- R2.3 — Với lỗ thẳng đứng, dùng dạng giọt nước để tránh seam
- R2.4 — Để seam không ảnh hưởng đến chức năng hay thẩm mỹ, hãy thêm góc lõm sắc để dẫn seam vào đó
-
Expectable Tolerances of FFF/FDM
- Thiết kế cần được thực hiện có tính đến giới hạn của quy trình sản xuất, và sai số bề mặt khoảng 0.1mm được xem là mức thông thường
- Các chi tiết có góc sắc và hình học phức tạp sẽ gặp mức sai số tăng lên do gia tốc
- R2.5 — Thiết kế theo quỹ đạo giúp đầu in di chuyển dễ dàng hơn để cải thiện dung sai
- Co ngót và cong vênh (warping) ít xảy ra hơn với các chi tiết có nhiều bề mặt cong và thể tích lớn
- R2.6 — Để tránh cong vênh, hãy thiết kế bề mặt bo tròn và thể tích lớn. Hình dạng lý tưởng là hình cầu
-
Perfect Precision
- Cách tiếp cận kiểu Goldilocks là tìm kích thước tối ưu thông qua in thử, có tính lặp lại cao nhưng lại làm giảm tính di động (portability) của thiết kế
- R2.7 — Nếu không thể làm cho nó chính xác tuyệt đối, hãy làm cho nó có thể điều chỉnh được
- Ví dụ về cơ chế điều chỉnh:
- Lỗ elip: có thể điều chỉnh vị trí nhưng khó tinh chỉnh
- Cấu trúc vít đối xứng đối diện nhau: phù hợp để tinh chỉnh chính xác theo chiều cao, cần tiếp cận từ hai phía
- Kết hợp lò xo và vít: dễ điều chỉnh, có thể dùng thêm vít để cố định
- Shimming: chồng các tấm kim loại mỏng hoặc tấm in 3D để điều chỉnh độ cao
-
Engineering Fits
- Hệ thống dung sai dùng trong sản xuất truyền thống (ví dụ: H6) là không thực tế trong in FDM
- Khi cần, có thể gia công lại bằng reamer để đạt dung sai chính xác, nhưng trừ trường hợp đặc biệt thì hiệu quả thường không cao
- Trong các trường hợp đơn giản, có thể chọn giữa lắp lỏng (clearance fit) hoặc lắp chặt (interference fit)
-
Circles Considered Harmful
- Trong lắp chặt, lỗ tròn có ít dư địa cho vật liệu biến dạng nên làm tăng nguy cơ hỏng vỡ
- Lỗ lục giác/lỗ vuông linh hoạt hơn vì có thể hấp thụ độ giao thoa thông qua biến dạng
- R2.8 — Với lắp chặt, dùng lỗ lục giác hoặc vuông thay cho lỗ tròn
-
Crush Ribs
- Crush rib là kết cấu phù hợp cho mối lắp chặt chỉ lắp ráp một lần
- Có thể hấp thụ dung sai in thông qua biến dạng của rib, nhờ đó đảm bảo độ ổn định của lực lắp chặt
- Vì là đặc trưng nhỏ nên sai số in lớn hơn, và nhìn chung được in ra nhỏ hơn kích thước thiết kế
- R2.9 — Dùng crush rib cho các mối lắp chặt không cần tháo lắp lại
-
Grip Fins
- Grip fin tận dụng biến dạng đàn hồi để tạo ra kết cấu lắp chặt có thể tháo lắp nhiều lần
- Khác với crush rib, nó cho phép gắn/tháo liên tục và phù hợp với các chi tiết cần sử dụng lặp lại
- R2.10 — Dùng grip fin cho các mối lắp chặt cần lắp ráp lặp lại
3. Tối ưu hóa quy trình (Process Optimization)
-
Support Material
- R3.1 — Về nguyên tắc nên tránh sử dụng vật liệu support
- Support gây ra các vấn đề như tăng công đoạn hậu xử lý, lãng phí vật liệu, giảm độ chính xác kích thước và giảm chất lượng bề mặt
- Trong đa số trường hợp, có thể điều chỉnh thiết kế nhỏ để không cần support
- Chỉ cần thay đổi hướng in cũng có thể loại bỏ support
-
Diagonal Orientation
- Nếu đặt chi tiết nghiêng 45 độ so với trục in, có thể giảm bridge và duy trì chất lượng đồng đều trên mọi bề mặt
- R3.2 — Có thể loại bỏ support bằng cách bố trí nghiêng chi tiết
- Tuy nhiên, do có nguy cơ đổ ngã nên nên thêm brim
-
Divide and Conquer
- Nếu không thể tránh support, cũng có thể cân nhắc chia chi tiết thành nhiều phần rồi lắp ráp
- R3.3 — Nếu không thể tránh support theo bất kỳ hướng nào, hãy chia chi tiết ra để in
-
Sacrificial Layers
- Lỗ counterbore xuyên từ trên xuống dưới rất khó in mà không có support
- Thêm lớp hy sinh (sacrificial layer) có thể giúp giữ cấu trúc mà không cần support
- Sau khi in, chỉ cần loại bỏ lớp bridge mỏng bằng dao hoặc mũi khoan là có thể đạt được hình dạng mong muốn
- R3.4 — Với overhang bên trong, hãy dùng lớp hy sinh để thay cho support
-
Overhanging Counterbore Trick
- Đây là một cách nâng cao hơn so với lớp hy sinh, trong đó bridge được bố trí theo hướng không cản trở lỗ bên trong để hoàn thiện kết cấu từng bước
- Có thể đạt được kết quả in sạch đẹp mà không cần hậu xử lý, đặc biệt hiệu quả với lỗ nhỏ
- R3.5 — Với counterbore overhang, hãy dùng mẹo bridge layer
-
Layers of Bridges
- Bằng cách xếp chồng nhiều bridge theo từng lớp, có thể tạo ra cấu trúc phức tạp hơn mà không cần support
- Sequential bridging cũng được sử dụng trong dự án OpenFlexure
- R3.6 — Có thể in các hình dạng phức tạp mà không cần support bằng cách dùng bridge tạo thành bridge
-
Well Meant Material Saving
- Hình dạng I-beam hoặc các lỗ không cần thiết có thể ngược lại làm tăng tiêu thụ vật liệu và thời gian in
- Với in 3D, diện tích bề mặt ảnh hưởng đến lượng vật liệu sử dụng nhiều hơn phần thể tích bên trong
- R3.7 — Để tiết kiệm vật liệu, thay vì đục lỗ hãy giữ hình dạng có khối tích đầy đặn
-
Optimizing Bed Adhesion
- Cần điều chỉnh hợp lý diện tích tiếp xúc giữa chi tiết và bàn in để việc in và tháo sản phẩm trong sản xuất hàng loạt trở nên dễ dàng
- Quá nhỏ thì dễ đổ, quá lớn thì khó tháo
- R3.8 — Trong sản xuất hàng loạt, hãy tối thiểu hóa diện tích tiếp xúc với bàn in
-
Mouse Ears
- Nếu dùng kết cấu Mouse Ear được thiết kế trực tiếp trong CAD thay cho brim, có thể tăng độ bám dính và đơn giản hóa hậu xử lý
- Có thể dễ dàng tháo bỏ dưới dạng gắn trực tiếp vào chi tiết hoặc các gờ tách rời
- R3.9 — Hãy thêm Mouse Ear cho các chi tiết khó bám bàn in
4. Tích hợp chức năng (Functional Integration)
- Tích hợp nhiều chức năng vào một chi tiết có thể giảm công lắp ráp và chi phí, nhưng có nhược điểm như bị giới hạn hướng in, khó lặp lại nguyên mẫu
- Tùy trường hợp, cũng nên cân nhắc tách chức năng ra để đảm bảo khả năng tạo mẫu và sửa chữa dễ dàng
-
Zip tie Channels
- Thêm các rãnh bán nguyệt nhỏ trên bề mặt chi tiết sẽ cho phép cố định dây điện bằng zip tie
- R4.1 — Tận dụng rãnh Zip tie để cố định cáp
-
Flexures
- Flexure là kết cấu cho phép chuyển động bằng cách tận dụng tính đàn hồi của vật liệu
- Nếu thiết kế mỏng và dài, có thể cho phép dịch chuyển nhiều hơn trong phạm vi đàn hồi
- Có thể bố trí nhiều flexure mỏng song song để tối ưu độ cứng và quãng dịch chuyển
- R4.2 — Dùng flexure để tích hợp chức năng chuyển động
- R4.3 — Flexure phải được thiết kế để chỉ biến dạng trong phạm vi đàn hồi
- R4.4 — Bố trí chặn hành trình cho flexure để ngăn dịch chuyển quá mức
-
Clips
- Clip là một ví dụ tiêu biểu của việc ứng dụng flexure, cho phép cố định mà không cần vít lắp ráp
- Hướng in rất quan trọng, và clip bắc qua các lớp in thì rất yếu
- Nếu dùng kiểu khóa hình học (form-locking), cần chừa không gian để nhả clip
- R4.5 — Thiết kế clip với biên độ chuyển động tối thiểu để tránh gãy
- R4.6 — Clip khóa hình học cần có cấu trúc có thể tháo nhả
-
Living Hinges
- Living hinge là bản lề hoạt động nhờ nhựa mỏng uốn cong, có thiết kế đơn giản và kinh tế
- Bản lề mỏng bắt buộc phải được in nằm ngang với bed
- Bản lề tạo bằng bridging cho hiệu năng kém
-
Printed Bearings
- Khi cần ổ bi cỡ lớn, có thể tích hợp ổ bi bằng cách thiết kế race bên trong chi tiết và lắp các viên bi thép
- Cũng có thể thêm lồng bi được in sẵn để duy trì khoảng cách
-
Print-in-place Mechanisms
- Print-in-place là cách in nhiều chi tiết cùng lúc mà không cần lắp ráp
- Có thể in cả các cấu trúc không thể lắp ráp như bộ bánh răng, nên đây là kỹ thuật tích hợp thiết kế rất mạnh
- Độ khó thiết kế cao do hướng in bị cố định, khó tháo support, v.v.
- Cần đảm bảo khe hở từ 0.3 mm trở lên giữa các chi tiết có giao diện với nhau
- R4.7 — Dùng cấu trúc breakaway có thể tách rời để đỡ các hình dạng floating
- R4.8 — Đảm bảo đủ khoảng hở để tránh tiếp xúc trong quá trình in
5. Vượt ra ngoài nhựa (Beyond Plastic)
-
Nuts and Bolts
- Screw Preload
- Lực nén trước (preload) sinh ra khi siết vít quyết định độ ổn định của liên kết, nhưng chi tiết in 3D có độ cứng thấp nên các phép tính truyền thống không còn hữu dụng
- Nên dùng threadlocker hoặc locknut để đối phó với rung động và tải động
- R5.1 — Vít chịu tải động nên được dùng kèm biện pháp hỗ trợ chống tự tháo
- Screw Length
- Nên thiết kế vít dài nhất có thể để phân tán lực nén trên toàn bộ chi tiết và tránh siết quá mức
- R5.2 — Chiều dài vít nên được thiết kế dài tối đa có thể
- Threads in Printed Parts
- Có thể taro trực tiếp hoặc tạo ren bằng CAD trên chi tiết nhựa, nhưng dễ bị hỏng khi siết quá tay
- Với các liên kết tải thấp không cần tháo lắp lặp lại, có thể dùng ren taro
- R5.3 — Dùng ren taro cho các mối ghép ít tái sử dụng
- Rib Thread Forming
- Cách tạo ren bằng biến dạng crush rib cho phép siết lắp dễ dàng mà không cần hậu xử lý
- R5.4 — Tạo ren bằng rib hữu ích cho các liên kết đơn giản, ít tái sử dụng
- Threaded Inserts
- Insert kim loại nhiệt ép cung cấp ren chắc chắn và ổn định, phù hợp cho lắp ráp lặp lại
- R5.5 — Khuyến nghị dùng insert khi cần độ bền cao và khả năng tái sử dụng nhiều lần
- Embedded Nuts
- Chèn đai ốc tiêu chuẩn vào trong chi tiết là cách kinh tế và lý tưởng khi dùng với vít dài
- Có thể chèn đai ốc bằng cách thiết kế cutout bên hông hoặc phía sau
- R5.6 — Thiết kế cutout để chèn đai ốc tiêu chuẩn
- Thread Strength
- Hầu hết các phương pháp tạo ren đều cung cấp đủ độ bền cho tải thông thường, và khi thiết kế nên ưu tiên tính lặp lại và khả năng lắp ráp
-
Dowel Pins
- Chốt định vị chính xác (dowel pin) ít được dùng do giới hạn dung sai của in 3D
- Tuy vậy, chúng vẫn hữu ích cho đồ gá đòi hỏi độ chính xác cao, và có thể dùng gia công sau hoặc hex hole/crush rib
-
Embedded Hardware
- Cách chèn phần cứng trong lúc in giúp đơn giản hóa việc siết lắp hoặc lắp ráp
- Phần cứng được cố định bên trong kết cấu bằng cách tạm dừng khi đang in để chèn vào rồi tiếp tục in
- Ví dụ: tấm trong suốt, nam châm, lưới kim loại
- R5.7 — Tích hợp chức năng bằng cách chèn phần cứng thay vì dùng liên kết phức tạp
-
Printing on Fabric
- Có thể phủ vải mỏng (như tulle) trong lúc in để tạo kết cấu linh hoạt
- Chủ yếu được dùng trong lĩnh vực quần áo và cosplay, với các chi tiết riêng lẻ được cố định trên vải
- Có thể điều chỉnh độ linh hoạt tùy theo hình học
6. Thiết kế ngoại hình (Appearance)
-
Complex Shapes
- In 3D không làm tăng chi phí ngay cả khi tạo các bề mặt cong phức tạp hay hình dạng hữu cơ
- Có thể thoát khỏi thiết kế vuông góc truyền thống và tích cực tận dụng hình dạng phức tạp để cải thiện ngoại quan hoặc công thái học
- R6.1 — Tích cực tận dụng hình dạng phức tạp để cải thiện ngoại hình hoặc công thái học
-
Shadow Lines
- Bằng cách thêm khe hở nhỏ và rib (đường gờ nổi) vào chỗ nối giữa các chi tiết lắp ráp, có thể tạo đường ráp gọn gàng ngay cả khi độ chính xác không cao
- Nếu muốn bổ sung cả chức năng làm kín, có thể thêm double rib bên trong để tạo kết cấu mê cung
- R6.2 — Thêm shadow line vào chỗ ghép chi tiết để cải thiện ngoại quan
-
Surface Texture
- Có giới hạn là khó loại bỏ các layer line trên bề mặt thẳng đứng
- Khi dùng textured build plate, có thể cải thiện chất lượng mặt đáy, nhưng chỉ ở mức hạn chế
- Tính năng Fuzzy Skin tạo độ bất quy tắc nhân tạo để che giấu layer line và cải thiện cảm giác chạm
- R6.3 — Điều chỉnh texture bề mặt để giảm cảm giác “đồ in 3D”
-
Printed Text
- Có thể khắc chữ trực tiếp lên chi tiết mà không cần laser marking hay nhãn
- Có thể khắc số hiệu chi tiết hoặc phiên bản để dễ quản lý và theo dõi sửa đổi
- Khắc lõm (engraving) cho kết quả gọn gàng hơn khắc nổi (embossing)
- R6.4 — Mặc định thêm chữ bằng khắc lõm
- R6.5 — Đặt chữ theo phương thẳng đứng để hướng tới in chính xác hơn
- Với độ rộng nét từ 0.6 mm trở lên và độ sâu từ 0.5 mm trở lên, hầu hết máy in đều không gặp vấn đề
-
Vase Mode Design
- Vase Mode in một vách ngoài duy nhất theo đường xoắn ốc, cho phép in nhanh và đơn giản
- Không có đường nối lớp nên bề ngoài mịn, không bị stringing, tiêu tốn ít vật liệu
- Do không có kết cấu đỡ bên trong nên độ cứng thấp, nhưng có thể bù lại tùy theo hình dạng
- R7.1 — Dùng beading pattern để tăng độ cứng cho chi tiết Vase Mode
-
Beading Patterns
- Beading pattern (Sickening Pattern) vốn dùng để gia cường tấm kim loại cũng có thể áp dụng cho chi tiết in
- Thêm các dạng rib vào kết cấu vỏ mỏng để tăng độ cứng
- CNC-Kitchen đã đưa ra các ví dụ chi tiết
-
Unconventional Vase Mode
- Vase Mode ngoài lọ hoa còn có thể in các chi tiết chức năng thông qua thao tác hình học
- Hex tray của FPacheco là một ví dụ tận dụng ưu điểm của Vase Mode dù không phải kiểu Vase Mode điển hình
- Khi sản xuất hàng loạt, có thể đảm bảo cả thời gian lẫn chất lượng
Danh sách kiểm tra
-
1. Đảm bảo độ bền của chi tiết
- R1.1 Căn chỉnh lực kéo song song với mặt in
- R1.2 Nếu khó tối ưu hướng in, hãy chia thành nhiều phần
- R1.3 Độ bền phụ thuộc vào độ dày bề mặt hơn là mật độ lấp đầy bên trong
- R1.4 Tải trọng nên được truyền trực tiếp nhất có thể
- R1.5 Ưu tiên tiết diện dày hơn là mảnh
-
2. Dung sai chế tạo và hoàn thiện bề mặt
- R2.1 Áp dụng chamfer cho cạnh ngang, fillet cho cạnh dọc
- R2.2 Với lỗ ngang, dùng dạng giọt nước hoặc phần đỉnh phẳng
- R2.3 Lỗ dọc cũng nên dùng dạng giọt nước để bù độ chính xác
- R2.4 Dẫn vị trí seam vào góc lõm để đảm bảo độ chính xác
- R2.5 Thiết kế hình học có tính đến đường đi của đầu in
- R2.6 Dùng hình dạng có thể tích lớn và bề mặt cong mượt để chống biến dạng
- R2.7 Khi khó đảm bảo độ chính xác, hãy thêm khả năng điều chỉnh
- R2.8 Với interference fit, dùng lỗ lục giác/vuông thay vì lỗ tròn
- R2.9 Với press fit dùng một lần, sử dụng Crush Rib
- R2.10 Với fit có thể tháo lắp lại, tận dụng Grip Fin
-
3. Tối ưu quy trình
- R3.1 Giảm thiểu nhu cầu dùng support
- R3.2 Tránh support bằng cách điều chỉnh hướng của part
- R3.3 Nếu support là không thể tránh khỏi, hãy chia part ra
- R3.4 Dùng lớp hy sinh để ngăn overhang bên trong
- R3.5 Sử dụng mẹo Overhanging Counterbore
- R3.6 Dùng cấu trúc nhiều bridge để tạo hình dạng phức tạp
- R3.7 Tối thiểu hóa diện tích bề mặt, duy trì cấu trúc có độ dày khối
- R3.8 Khi sản xuất hàng loạt, giảm thiểu bề mặt tiếp xúc với bed
- R3.9 Nếu gặp vấn đề bám dính, thêm Mouse Ear
-
4. Tích hợp chức năng
- R4.1 Cố định cáp bằng kênh Zip Tie
- R4.2 Tích hợp cơ cấu chuyển động bằng Flexure
- R4.3 Thiết kế để chỉ biến dạng trong phạm vi đàn hồi
- R4.4 Bổ sung cấu trúc giới hạn vật lý để không vượt quá giới hạn của Flexure
- R4.5 Thiết kế clip với quãng dịch chuyển tối thiểu để tránh gãy
- R4.6 Với clip có thể tháo rời, chừa không gian để tiếp cận bằng dụng cụ
- R4.7 Với thiết kế Print-in-Place, dùng bề mặt support có thể tách rời
- R4.8 Đảm bảo khoảng hở đủ lớn để tránh va chạm giữa các chi tiết
-
5. Vượt ra ngoài nhựa – yếu tố cơ khí
- R5.1 Với vít chịu tải động, dùng thiết bị khóa phụ như đai ốc hãm hoặc keo
- R5.2 Thiết kế chiều dài vít dài nhất có thể
- R5.3 Với vít cho lắp ráp tần suất thấp, gia công taro trực tiếp
- R5.4 Có thể lược bỏ hậu gia công bằng cách chèn vít dựa trên Crush Rib
- R5.5 Dùng Heat-Set Insert để có lỗ ren chắc chắn và dùng lặp lại được
- R5.6 Thiết kế rãnh cắt để có thể chèn đai ốc thường
- R5.7 Ngoài vít, cũng có thể chèn phần cứng trong lúc in để đơn giản hóa liên kết
-
6. Ngoại quan
- R6.1 Ngay cả hình dạng phức tạp cũng có thể áp dụng miễn phí để cải thiện ngoại quan hoặc công thái học
- R6.2 Thêm shadow line vào chỗ ghép của hai part để tạo vẻ ngoài cao cấp
- R6.3 Điều chỉnh texture bề mặt để giảm cảm giác “đồ in 3D”
- R6.4 Với văn bản, ưu tiên khắc chìm hơn emboss
- R6.5 Đặt văn bản khắc chìm/nổi vuông góc với mặt in
-
7. Thiết kế tối ưu cho Vase Mode
- R7.1 Dùng Beading Pattern để tăng độ cứng cho part ở Vase Mode
3 bình luận
Trong số những tài liệu tôi từng xem, đây có vẻ là một trong số ít tài liệu chứa đựng thông tin chuyên sâu thực sự rất tốt. Thật vui khi có thể đọc được những nội dung như thế này bằng tiếng Hàn..
Về phần ren vít, tiếc là vì tôi vẫn còn là người mới nên đang dùng cách được truyền miệng theo kinh nghiệm từ những người xung quanh: không tạo ren riêng, mà làm một trụ tròn hẹp hơn đường kính vít khoảng 0,4mm, rồi thêm một đoạn chamfer góc lớn, ngắn ở miệng vào. Không biết anh/chị nghĩ thế nào về cách này?
Ví dụ nếu là M3 thì tôi dùng lỗ 2,6mm, và tạo chamfer 80°, dài 0,3mm ở miệng vào. Với SLA thì tôi cho độ dày thành trụ từ 2mm trở lên, còn FDM thì dù tôi không rõ chính xác thông số của người đã in giúp, nhưng với FDM cũng làm được.
Đây không phải là chi tiết đòi hỏi độ bền cơ học cao hay chịu lực lớn, mà gần với kiểu cố định đơn giản, nhưng thấy sau vài lần làm rơi mà vẫn không sao nên có vẻ tốt hơn mong đợi.🤔
Nếu không phải là bộ phận cần tháo lắp liên tục thì chỉ cần cẩn thận với vấn đề tách lớp theo hướng layer, còn việc vặn vít vào một trụ đơn giản thì theo cảm nhận thực tế có vẻ cũng không thành vấn đề lớn.
Trong trường hợp cần tháo lắp lặp đi lặp lại, có vẻ dùng insert sẽ tốt hơn là in luôn cả ren.
Ở tab ý kiến,
"Dùng vít gỗ là cách hiệu quả để tạo ren trực tiếp trên chi tiết đã in
Vít gỗ có thể tự tạo ren mà không cần taro trước
Nếu in bằng PETG thì độ bền đủ tốt, nhưng PLA có thể bị nứt ở các lỗ song song với lớp in"
Tôi khá đồng tình với phần này.
Ý kiến Hacker News
Tôi đã bắt đầu mê 3D printing. Ban đầu khởi đầu với A1 Mini, nhưng rồi không chỉ in các dự án sáng tạo mà còn cả những bộ phận có tính năng sử dụng thực tế
Bài viết này ở đẳng cấp cao hơn hẳn các chi tiết trung bình trên Thingiverse hay Printables
Vít gỗ rất hiệu quả nếu muốn tạo ren trực tiếp trên chi tiết được in
Hạn chế trong thiết kế cho việc lắp vít là khi đưa vít vào từ phía sau thì không đáng tin cậy
Tôi đã dùng máy in 3D suốt 7 năm và tự lắp nó ở nhà trong thời kỳ đại dịch
Một cách hữu ích để giảm vật liệu trong bản in là đừng in bề mặt đó
"Structures" của J. E. Gordon giúp ích cho việc hiểu các khái niệm thiết kế cơ khí
Bambu Labs P1S rất dễ dùng nên tôi in nhiều hơn gấp 100 lần so với chiếc Ender trước đây
Vấn đề va chạm giữa cạnh bo tròn và cạnh sắc
Một thiết kế hữu ích là chia hình cầu thành hai phần để có thể vặn cố định chúng với nhau bằng ren
Không có lý do gì để không thêm văn bản lên các chi tiết in