• 分类：产业信息
• 作者：
• 来源：
• 发布时间：2022-11-09 16:38
• 访问量：

【概要描述】“3D打印零件有多强？” 这是大多数工程师在考虑3D打印时都会问的问题。 毕竟，知道你所掌握的工具能做什么是至关重要的。 也是这个问题，来自Ultimaker、Covestro和荷兰皇家海军的工程师们聚在一起寻找答案。 但不是以传统的方式... 测量材料强度的传统方法是使用拉伸试验机。一个小样本被打印出来，然后放在一个大的压力下直到它断裂。断裂时投射在零件上的力除以中心交点的表面，就表示其强度。 虽然这些数字对工程师来说意义重大，但有时是“眼见为实”。为了在人们的脑海中真实呈现3D打印部件可以有多坚固的图像，荷兰皇家海军Covestro和Ultimaker开始了一项独特的合作，以提升一些非常重的东西。 但是什么会起作用呢？健身房举重？一辆摩托车？一辆车？也许是一辆大型吉普车？然后荷兰皇家海军问:为什么不是装甲车？ 创建初始设计 为了使用3D打印零件抬起重型车辆，首先我们需要分析我们可以使用的硬件。 荷兰皇家海军有一个特殊的提升罐，它使用两个可打开的钢环连接到他们的起重机和连接到待提升车辆的电缆上。一个细长的O形连杆可以连接这两个金属环，并提升重型车辆。 3D打印链接需要与这些可打开的环完美对接 它们的精确几何形状被导入到CAD中，对零件设计 将钢圈的几何形状导入CAD软件后，Ultimaker应用工程师Lars de Jongh能够为链环创建初始设计。Lars首先定义了设计要求: 为了稳定的3D打印，链接需要具有平坦的侧面 该链接需要与投射在零件上的力方向相同的层线印刷 打印零件和金属环的相互作用表面应尽可能大，以均匀分布力 寻找合适的材料 这Ultimaker市场充满了数百种材料。它们中的每一个都有独特的属性组合，这使得您的零件很可能符合设定的要求。该测试所需的材料需要非常坚固，但也需要能够吸收短峰值力。Addigy F1030 CF10符合设定的要求。这种基于尼龙的聚合物负载有碳纤维，可以使用Ultimaker S5和CC打印芯进行打印。 使用模拟优化设计 与传统方法相比，3D打印一个2公斤重的实心链环需要更少的时间。然而，验证正确几何图形所需的迭代次数意味着时间仍然是一个因素。这就是为什么在印刷之前使用计算机模拟对设计进行了优化。 Covestro模拟了力对其材料的影响，以优化设计 节省了时间，创建最终零件所需的迭代次数更少 Covestro使用了解其碳纤维尼龙材料确切物理特性的软件，以数字方式将力施加到设计上。通过运行模拟，我们能够确定设计中需要调整的地方以及可以去除的材料。这创造了一个优化的设计，可以提升更多的重量，同时需要更少的材料，导致更快的生产时间和更低的成本。 验证模拟 在我们能够举起我们的重型车辆之前，我们需要从物理上验证印刷部件的计算强度。针对两种尺寸生成了两种设计。第一个是1公斤重的链环，我们估计它可以承受12吨的重量。第二个重约2公斤，估计能承受38吨。荷兰皇家海军有一个现场工业拉伸测试仪，能够在物体上施加高达343千牛顿的力。初始版本和优化版本都针对大版本和小版本进行了测试。 荷兰皇家海军测试了2公斤的链接，以承受完美条件下的38吨 优化的设计能够承受更大的力，而重量却减轻了三分之一。测试结果和模拟数字之间的差异也非常接近，平均只有1%的误差。这使得该工作流在上市时间和提高性能方面准确且有利可图。 举升两辆车 经过几个月的设计、印刷、测试和规划，现在是行动的时候了！两个链环正要举起一辆真正的军用重型车辆。在荷兰南部的一个荷兰陆军基地，第13轻犀牛旅用他们的装甲回收车协助我们。他们的豹2“水牛”有一个安装在前面的起重机，旨在恢复重型车辆，如卡车和作战坦克。 作为热身，1公斤的链接被用来提升超过2吨重的梅赛德斯吉普车的军用版本。这根本不是问题:车辆很容易被抬起来。然后，是时候做一些更大的事情了。 这个1公斤重的3D打印链接被用来举起一辆军用吉普车作为热身 2公斤重的实心碳纤维增强尼龙链被放置在M113装甲车和水牛起重机之间。金属环被紧固到位，四根缆绳从下吊钩连接到车辆上。起重机慢慢开始向上移动，将电缆和3D打印部件置于张力下。然后，这辆12吨重的车辆慢慢上升，悬停在地面上方，悬挂在一个3D打印的链接上！水牛开着车到处跑，向后，向前，转身，但是链接保持得很好。合作产生了非常成功的结果。 2公斤的3D打印可以轻松承受6，000倍的车辆重量 学习和主要收获 这个项目不仅仅是因为工作环节而成功。一路上我们也学到了很多。 令人惊讶的是，CAD模拟已经取得了很大的进步，不仅仅是模拟形状，而且考虑到材料甚至纤维方向，给出了准确的预测。能够依赖这些工具对工程师来说是一个很大的好处。 虽然所有零件都是在维护良好的房间中打印的，并且材料没有暴露在湿气中，但在干燥的仓库中打印的版本与在加热干燥的打印室中用故意干燥的细丝卷轴打印的零件之间仍有明显的差异。尼龙吸收水分，这可能会导致打印质量下降。这就是为什么了解材料的特性并相应地处理它们是非常重要的。 眼见为实 技术数据表会用抽象的数字告诉你一种材料的强度。但是，当您看到强大和优化的3D打印部件可以实现什么时，就更容易理解添加技术的可能性，并获得新的令人兴奋的应用的灵感。