Hoe sterk is een 3D print?

Trek je aan een print in de richting van de lijnen, dan komt PETG of ABS in de buurt van gespoten materiaal. Trek je eraan dwars op de lagen, dan bezwijkt de print langs een naad bij grofweg de helft van die kracht. Dat verschil is de belangrijkste eigenschap van FDM printen en het is geen tekortkoming die je met een duurder materiaal oplost.

Het praktische gevolg: een haakje dat plat op de plaat is geprint, houdt veel meer dan hetzelfde haakje dat overeind stond. Een tandwiel dat plat is geprint, houdt veel meer koppel. Een beugel die belast wordt op buiging, wil je zo staan dat de buiging de lijnen volgt en niet de naden.

Dit is ook waarom een print anders faalt dan gegoten kunststof. Gegoten materiaal geeft eerst mee en scheurt dan; een print kan langs een laagnaad ineens loslaten, zonder waarschuwing vooraf. Voor een kapje is dat onhandig, voor een onderdeel dat een mens moet houden is het onaanvaardbaar. Daarom printen wij geen veiligheidskritische onderdelen.

De sterkte zit vooral in de buitenwanden. Dat zijn de doorlopende lijnen langs de rand van het onderdeel, en die dragen de belasting. Infill is het vulwerk daarbinnen en draagt minder bij dan de meeste mensen denken.

Praktisch: drie wanden met 40 procent infill is voor functionele onderdelen een verstandige combinatie. Boven 40 procent infill neemt de sterkte nauwelijks nog toe terwijl de prijs blijft stijgen, want je betaalt het materiaal en de printtijd. Wil je een onderdeel sterker maken, verhoog dan eerst het aantal wanden en pas daarna de infill.

Voor iets dat wordt belast is 0,8 millimeter de absolute minimumwanddikte, twee lijnen van onze 0,4 millimeter nozzle. Onder die maat loopt een wand niet betrouwbaar door. Voor belaste onderdelen adviseren we minstens 1,2 millimeter.

Bijna altijd in een binnenhoek. Een scherpe overgang van dik naar dun concentreert de spanning op één lijn, en dat is precies waar een laagnaad ligt. Een afronding van een paar millimeter in die hoek doet meer voor de sterkte dan een verdubbeling van de infill.

Bij het namaken van een gebroken onderdeel is dat een kans. Fotografeer daarom altijd de breuk zelf: daar zien we waar de belasting zat, en dan kunnen we op die plek materiaal toevoegen. Het namaakte onderdeel is dan vaak sterker dan het origineel.

De tweede plek is een schroefgat. Draad direct in kunststof houdt maar een beperkt aantal keren. Beter is een gat op maat voor een messing inzetbus die je met een soldeerbout inzet, of een verzinking waarin je een standaardmoer klemt.

Eén regel in je aanvraag: welke kant de kracht op werkt. Trekt er iets aan, drukt er iets op, of buigt het? En waar zit het vast? Met die informatie kiezen we de stand op de printplaat, en dat is de goedkoopste manier om een onderdeel sterker te maken die er bestaat: het kost niets.

Zonder die informatie kiezen we de stand die het minste steunmateriaal kost, want dat is meestal de goedkoopste print. Dat is niet altijd de sterkste.

Bij onderdelen die grote krachten overbrengen, bij metaal op metaal slijtage en bij continue belasting op hoge toerentallen. Een geprint tandwiel voor lichte belasting werkt goed; hetzelfde tandwiel in een aandrijving loopt warm en slijt weg.

In die gevallen is een gedraaid of gefreesd onderdeel de betere keuze. Wij zeggen dat liever bij de aanvraag dan dat je het na twee weken zelf merkt.