Прочность сцепления слоев FDM

Я ищу несколько советов, практических правил или моделей для проектирования деталей с учетом прочности сцепления слоев.

В качестве примера детали давайте предположим, что круглая балка при изгибе (высокий цилиндр). В зависимости от того, как деталь установлена на платформе сборки (ось трубы выровнена параллельно оси Z или настроена на укладку в плоскости X-Y), слои и внутренняя структура будут отличаться в зависимости от ориентации, выбранной во время сборки. Проводил ли/проводил ли кто-нибудь какое-либо исследование того, какую роль эти факторы будут играть в простых формах, таких как сплошной цилиндр?

В идеале, при использовании детали с ЧПУ, отлитой под давлением, общую прочность твердой детали довольно легко смоделировать (математически) для обеспечения прочности и гибкости. Однако при использовании 3D-печатной детали ориентация делает свойства изотропного материала эффективно анизотропными, поскольку слои не соединяются идеально, разные скорости охлаждения и множество других причин.

В идеале я хотел бы найти "упрощенную" модель, которую можно было бы применить к ручным расчетам, чтобы получить приблизительные оценки прочности и изгиба деталей. Я предполагаю, что эти детали будут смоделированы чем-то похожим на матрицу ABD, похожую на композитные материалы, но это всего лишь предположение.

, 👍7


1 ответ

Лучший ответ:

4

Я не смог найти простую модель для прочности деталей из FDM. Детали из FDM довольно сложны, так как на их прочность влияет гораздо больше факторов, чем просто адгезия слоев. Поскольку любая "твердая" деталь будет иметь заполнение, деталь на самом деле не может быть смоделирована как ламинатор. В слайсере так много настроек, с которыми вы можете играть, которые влияют на прочность деталей, модель должна иметь десятки (если не сотни) параметров. Кроме того, вам, вероятно, придется установить их для вашего собственного принтера, так как на них может повлиять множество факторов (например, температура в помещении, вентиляция, влажность, материал, хранение материалов,...)

Одним из эмпирических примеров, обсуждающих влияние выбора FDM на прочность деталей, является видео, сделанное Ангусом в Музе Маркера. В видео он рассказал о том, как ориентация и толщина стенок влияют на прочность. Ангус не математик/я (по его собственному признанию). FEA или другое моделирование не было бы его подходом; но вы можете получить некоторое представление о его опыте.

На фронте моделирования я видел одну компанию, которая создала модель FEA, чтобы проверить, будет ли их продукт достаточно прочным, если они произведут его с использованием FDM. Вот публикация, которую они написали, демонстрирующая их подход к анализу. Это даст вам некоторое представление о том, как они подошли к тому, что, я думаю, вы хотите сделать.

Примечание: Они действительно предлагают услугу, в которой вы можете заплатить за анализ своей части за значительную сумму денег. Я понятия не имею, сколько денег; но, основываясь на работах, которые я цитировал в прошлом, я ожидал бы, что это будет по меньшей мере несколько сотен долларов.

Что касается меня, то мне действительно нравится основывать свои решения на моделях и понимать, как работает деталь/процесс. В этом случае, однако, эмпирический/экспериментальный подход может быть более эффективным с точки зрения затрат. Если вы действительно хотите применить аналитический подход (и у вас есть время, чтобы потратить его на это), я бы рекомендовал выбрать несколько ключевых параметров и провести анализ с помощью DOE (Проектирование экспериментов).

Если вы что-то придумаете, я бы с удовольствием разместил это здесь.

Удачи и счастливой печати.


,
Смотрите также: