3D-печать сильнейшего звена

Примечание автора:при написании этого сообщения в блоге не пострадали ни одна тяжелая техника. Этого нельзя сказать ни о каком из прототипов, обсуждаемых ниже - мы слишком весело разбирались с ними!

Летние стажеры в Markforged имеют прекрасные возможности поработать над передовыми технологиями 3D-печати, и одним из огромных преимуществ нашей рабочей среды является свобода развития своего творчества, в то же время пользуясь преимуществами нашей большой собственной фермы принтеров. Прошлым летом два наших стажера хотели расширить границы наших материалов и посмотреть, какой вес они могут поднять с одним звеном цепи, армированным углеродным волокном. Они поставили цель поднять 10-тонный цементовоз в качестве цели своей конструкции, рассуждая о том, что промышленный 3D-принтер должен быть в состоянии поднять промышленный автомобиль.

Их первоначальный дизайн был звеном, основанным на типичной овальной звеньевой цепи, изображенной на изображении ниже. Этот тип цепи является чрезвычайно распространенной геометрией, поэтому он стал естественной отправной точкой в ​​процессе проектирования. Линия была рассчитана на испытание на растяжение на универсальной испытательной машине Instron 5582 с усилием 100 кН, расположенной в Олинском инженерном колледже. Высокая грузоподъемность машины позволила нам протестировать любые напечатанные на 3D-принтере звенья цепи весом цементовоза, не создавая опасности для тяжелой техники.

Если вы никогда не видели, как производят цепь, то это совершенно косвенное замечание:это увлекательный пример продуманной технологии производства, и это видео из How It’s Made просто завораживает.

Когда наши стажеры приступили к испытаниям первых прототипов, они быстро обнаружили, что то, что подходит для закаленной стали, не обязательно подходит для углеродного волокна. Поскольку звено цепи было полностью изготовлено из наполнителя из концентрированного волокна, армирование из углеродного волокна в основном сопротивлялось силам, действующим только в направлении растяжения, и при растяжении цепи стороны цепи имели тенденцию изгибаться по направлению друг к другу, что приводило к выходу звена цепи из строя. намного раньше, чем следовало бы (чтобы узнать больше о проектировании с использованием наших высокопрочных волоконных наполнителей, см. наши сообщения здесь и здесь). Стальные звенья цепи не выходят из строя таким же образом, поскольку они имеют гораздо менее направленные или анизотропные свойства, чем звенья из углеродного волокна.

Чтобы предотвратить этот преждевременный выход из строя, они добавили центральный усиливающий элемент, чтобы предотвратить прогиб сторон. Наконец, они начали то, что оказалось 72-часовой печатью с использованием шести катушек углеродного волокна для окончательной версии.

Я мог бы рассказать вам, что произошло, когда мы установили его в Instron, но вам будет гораздо интереснее смотреть.