Три главных факта, которые мы узнали о механических свойствах решетчатых структур, изготовленных методом аддитивного производства

Недавнее исследование, проведенное группой исследователей из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, показывает, что успех детали, изготовленной методом аддитивного производства, зависит от успеха сборки.

Благодаря последним достижениям аддитивное производство (аддитивное производство) обеспечило высокую скорость производства, высокое пространственное разрешение и прочные материалы, но свобода проектирования архитектурных решетчатых материалов, которую оно предлагает, можно рассматривать как одно из его наиболее привлекательных преимуществ.

Понимание механических свойств решетчатых структур играет ключевую роль в раскрытии потенциала AM. Как показывает исследование, 3D-печать — это не так просто, как подключить машину и нажать «печать». Детали, изготовленные с использованием решетчатой ​​конструкции и аддитивной технологии, не хуже, а иногда и лучше, чем детали, изготовленные с помощью традиционных процессов, но для обеспечения масштабируемости и надежности этих деталей требуются технологии и опыт аддитивного производства.

Недавно компания Fast Radius сотрудничала с Университетом Иллинойса, чтобы определить, можно ли многократно и в больших масштабах изготавливать детали решетки AM. Это исследование, направленное на понимание истинных возможностей производства решеток, включало изготовление более 50 деталей с использованием четырех различных типов решеток и трех разных материалов для проверки их прочности и целостности. Компания Fast Radius предоставила свои инженерно-технические знания и производственные мощности для поддержки этого исследования. Это крупнейшее из когда-либо опубликованных исследований, в котором тестируются и подтверждаются решетчатые структуры, изготовленные аддитивным способом.

Все исследование наполнено важными данными и идеями, но инженеры и дизайнеры должны отметить три основных вывода. Эти выводы касаются точности аддитивных деталей, механических свойств решетки и необходимости анализа отказов.

1) Решетчатые структуры, изготовленные на промышленном оборудовании для аддитивного производства, отличаются высокой точностью.

Каждая из 50 изготовленных деталей имела сотни индивидуальных геометрических элементов. Команда использовала сложную технологию сканирования, чтобы измерить более 1600 объектов в этих частях, чтобы обеспечить их точность.

Вывод: Измерения этих печатных деталей показали, что их точность соответствует промышленным стандартам. Это подтверждает идею о том, что решетки, изготовленные методом аддитивного производства, воспроизводимы и их можно масштабировать для промышленного производства.

2) Механические свойства деталей AM ведут себя предсказуемо.

Чтобы убедиться, что детали, спроектированные с использованием решеток, соответствуют проектным требованиям, были проверены и измерены механические свойства, в том числе жесткость и прочность деталей.

Вывод: В целом протестированные детали вели себя ожидаемым образом, исходя из инженерной теории и прогнозов. В некоторых случаях определенные детали были слабее на целых семь процентов. Понимая эти уникальные характеристики напечатанных деталей, дизайнеры могут адаптировать геометрию детали с учетом переменных процесса, таких как ориентация детали и поддержка.

3) Анализ отказов является важной частью разработки AM.

Когда определенные части вышли из строя, команда смогла проанализировать, как и почему эта часть вышла из строя. Было обнаружено, что действуют различные механизмы отказа, а конкретные отказы зависят от геометрии, ориентации и свойств материала.

Вывод: Механическая прочность решетчатой ​​детали зависит от механизма разрушения, специфичного для каждой детали. Когда механизмы отказов понятны, инженеры могут соответствующим образом выбирать конструкции решетки.

Понимание прочности решетчатой ​​конструкции — первый шаг к открытию новых возможностей аддитивного производства. Прочтите нашу статью "Общие сведения о решетках, напечатанных на 3D-принтере:вопросы производительности и дизайна", чтобы приступить к внедрению решеток в свои собственные проекты.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?