Effiziente Glasfaser-Routing-Techniken Teil 2:Erweiterte Routing-Optionen

Anmerkung der Redaktion:Dies ist der zweite Teil einer Serie über effiziente Faserführungstechniken mit dem Markforged 3D-Drucker. Wenn Sie mit dem Drucker nicht vertraut sind und mehr erfahren möchten, kontaktieren Sie uns bitte hier. Um sich mit effizienten Glasfaser-Routing-Techniken vertraut zu machen, können Sie hier Teil 1 lesen!

Erweiterte Glasfaser-Routing-Techniken

Das Entwerfen für den 3D-Druck erfordert genauso viel Arbeit wie das Entwerfen für jeden anderen Herstellungsprozess, und insbesondere bei unserem hochfesten 3D-Drucker ist Ihre Herstellungsmethode von entscheidender Bedeutung. Es gibt einige Geometrien und Techniken, die für manche Prozesse sehr gut geeignet sind und andere weniger – wir hoffen, Sie zu ermutigen, darüber nachzudenken, wie Sie unsere einzigartige Faserführungsmethode effizient und effektiv einsetzen können, um die Festigkeit Ihrer 3D-gedruckten Teile zu erhöhen. Letzte Woche haben wir einige grundlegende Faserführungstechniken behandelt, darunter Sandwichpaneele, Umfangsverstärkung und Schalen, und beschrieben, was die verschiedenen Verstärkungsoptionen leisten und wie man sie gut verwendet. In diesem Beitrag werde ich einige der Konzepte aus dem Beitrag der letzten Woche erläutern, um zu zeigen, wie Sie Ihre Teile mit fortschrittlicheren Techniken zur Faserführung stärken können.

Optimierung für eine bestimmte Richtung der Stärke

Während konzentrische Verstärkung mit Fasern um den Umfang des Teils verstärkt wird, ist es manchmal erforderlich, für eine bestimmte Richtung oder ein bestimmtes Belastungsszenario zu verstärken. In vielen Fällen erfordern die zu druckenden Teile aufgrund eines bekannten Belastungszustands in bestimmten Bereichen Festigkeit. Sie können die Festigkeit Ihres Teils effizient verbessern, indem Sie die Fasern mithilfe unserer Option „Faserwinkel“ in diese Richtung ausrichten.

Herkömmliche Verbundwerkstoffe bestehen aus vielen Schichten von Verbundfasern, und in jeder Schicht sind die Fasern in einer bestimmten Richtung oder „Faserwinkel“ angeordnet. Um eine gleichmäßige Verbundfaserplatte zu erzeugen, wird jede Schicht gegenüber der vorherigen um einen bestimmten Winkel gedreht, bis schließlich die gesamte Verbundfaserplatte quasi-isotrop ist.

Wenn Sie Kraft in einer bestimmten Richtung benötigen, können Sie die Faserplatten nicht ständig drehen, sondern alle in eine oder einige wenige Hauptrichtungen ausrichten. Die Fasern richten sich nach dem Belastungszustand des Teils aus, wodurch die Festigkeit des Teils in dieser Richtung optimiert wird. Der Teil darunter ist ein Drohnenarm, der hauptsächlich entlang der Länge des Arms verstärkt werden muss, um ein Verbiegen zu verhindern. Standardmäßig drehen sich die Faserwinkel, wenn Sie mit isotroper Füllung verstärken, um eine quasi-isotrope Bindung zu simulieren.

Um dieses Teil effizient zu verstärken, können Sie die Einstellungen eines isotropen Füllteils (entweder in der Außen- oder Innenansicht) bearbeiten und die Faserwinkel jeder verstärkten Lage auf 0 setzen. Dies ist für eine Gruppe von Fasern oder für a . möglich einzelne Schicht. Dies maximiert die Steifigkeit des Teils entlang der Länge des Arms.

Diese Technik kann auch auf mehrere Richtungen erweitert werden – wenn es zwei Hauptrichtungen gibt, die verstärkt werden müssen, können Sie die Faserwinkel so einstellen, dass sie sich zwischen den beiden Richtungen drehen, um das Teil in beide Richtungen stabil zu machen.

Faser-Striping

Fiber Striping beinhaltet mehrere gestapelte Sandwichpaneele, um das Teil beim Biegen in der XY-Ebene weiter zu verstärken. Wenn Sie ein dickeres Teil mit einem ziemlich konstanten Querschnitt haben, können Sie das Teil mit Faserstreifen weiter versteifen, mit überlagerten Sandwichplatten, um ihm eine gleichmäßigere Faserverstärkung und viel mehr Torsionsfestigkeit zu verleihen.

Selektive Verstärkung

Während das Striping und Shelling von Fasern in der Regel am besten für Teile mit durchgehend relativ gleichmäßigen Querschnitten funktioniert, ist es manchmal sinnvoller, bestimmte Abschnitte oder Merkmale des Teils zu verstärken, anstatt mit gleichmäßig beabstandeten Faserstreifen zu verstärken. In diesen Fällen müssen einige Überlegungen berücksichtigt werden, um Ihre Sandwichpaneele gleichmäßig zu halten. Den unteren Teil, eine hintere Fußrastenhalterung für ein Motorrad des Kunden STS Turbo, können wir in zwei Teile unterteilen:das obere Flügelstück, das verhindert, dass der Fahrer zu nahe an die Hinterradaufhängung kommt, und die tragende Halterung Abschnitt, mit Schraubenlöchern, um die Fußraste zu montieren und am Rest des Fahrrads zu montieren.

Das Teil muss steif und biegesteif sein, aber eine Standard-Sandwichplatte wird das Teil nicht so verstärken, wie wir es brauchen – das Hinzufügen von Fasern zu den obersten Schichten und den untersten Schichten führt zu einer ungleichmäßigen Sandwichplatte und führt zum Versagen des Teils. Um dieses Problem zu umgehen, können wir zwei gleichmäßige Abschnitte der Sandwichplatte erstellen – einen, der den Abschnitt „Fußschutz“ des Teils einschließt, und einen, der das Montagewinkelsegment des Teils einschließt. Dies wird als selektive Bewehrung bezeichnet – wir definieren spezifische Bereiche, die eine Bewehrung erfordern, und stellen sicher, dass jede Region von sogar Sandwichpaneelen begrenzt wird.

Das Teil muss dann um die Schraubenlöcher herum weiter verstärkt werden, um die Festigkeit des Teils lokal zu verbessern und das auf die Fußraste aufgebrachte Gewicht zu tragen, die oben am Teil mit der Distanznoppe der Fußraste verschraubt wird.

Kombinationen

Die Granularität der Kontrolle auf Schichtebene, die Eiger bietet, ermöglicht es Ihnen, auf mehr als eine Weise effizient zu verstärken – alle diese Methoden dienen als Richtlinien für die Verstärkung und können auf viele verschiedene Arten zusammen verwendet werden. Im Beitrag der letzten Woche habe ich beschrieben, wie das Beschießen mit isotroper und konzentrischer Füllung ein stärkeres Teil sicherstellen kann und ähnliche Verfahren mit diesen Techniken implementiert werden können.

Das oben verwendete Beispiel für die Fußrastenhalterung ist eine effiziente Methode zur Faserführung, um dem Biegen in der Ebene mit selektiver Verstärkung zu widerstehen, erfordert jedoch möglicherweise mehr Festigkeit für eine zuverlässige und robuste Lösung. Der Flügelabschnitt des Teils ist nicht tragend, sollte jedoch einer Biegung in der Ebene widerstehen, während der Abschnitt mit dem Befestigungsmuster Druckbelastungen von den Schrauben, die ihn nach unten halten, und Torsionsbelastungen ausgesetzt ist, da die Fußraste das Gewicht des trägt Fahrer. Ich werde einen Abschnitt von Schichten unter dem Senkloch hinzufügen, um die Schraubenlöcher zu verstärken. Dieser Faserabschnitt ist innerhalb seines Bereichs relativ zentriert, sodass keine weitere Schicht zum Ausgleichen des Sandwichs erforderlich ist.

Als nächstes werde ich den unteren Bereich des Teils schälen, um seine Biegefestigkeit um die Z-Achse zu verbessern, um dem Gewicht des Fahrers standzuhalten, wie ich in unserem vorherigen Beitrag beschrieben habe. Zuletzt füge ich der Noppe an der Oberseite des Teils eine konzentrische Faserverstärkung hinzu. Dies verbessert die Druckfestigkeit des Teils, sobald die Fußraste angeschraubt ist, und verbessert die Torsionsfestigkeit des Teils, wodurch verhindert wird, dass die Fußraste nach unten und aus dem Loch herausdreht.

Jetzt wird das Teil mit einigen verschiedenen Faserführungstechniken, die in dieser Serie von Pfosten behandelt werden, selektiv verstärkt. Wenn Sie Fragen haben, lassen Sie es uns bitte wissen. Ich hoffe, wir konnten Ihnen helfen, Ihre Intuition für das Glasfaser-Routing zu verbessern!

Wenn Sie derzeit keinen Markforged-Drucker haben, aber einen in Aktion sehen möchten, können Sie gerne Demo anfordern und probiere unsere Eiger-Software hier .