探索基于聚合物的增材制造,用于具有成本效益的冲压设备:用有限元分析进行可行性研究
Cristian Giolu1, Cristina Pupăză1, Cătălin Gheorghe Amza1
1Faculty of Industrial Engineering and Robotics, National University of Science and Technology Politehnica Bucharest, 060042 Bucharest, Romania.
Polymers
|July 13, 2024
概括
使用3D打印 (材料挤出增材制造) 制造的冲压设备显示出降低成本的前景. 虽然ABS聚合物设备面临局限性,但尼龙显示出更薄的金属板的潜力,这表明原型设计的可行性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 传统的金属冲压设备生产成本高,耗时长.
- 增材制造 (AM) 提供了快速原型制造和制造成本降低的潜力.
研究的目的:
- 调查使用材料挤出 (MEX) 增材制造 (AM) 用于生产冲压装置的可行性.
- 使用有限元分析 (FEA) 评估基于聚合物的冲压设备的性能.
主要方法:
- 使用有限元分析 (FEA) 来模拟聚合物冲压装置的性能.
- 在这项研究中,分析了由烯酸丁 styrene (ABS) 和尼龙聚合物制成的设备.
- 性能是根据不同厚度 (高达1毫米) 的金属板的冲压时的变形和角度偏差来评估的.
主要成果:
- 在压缩下,ABS聚合物设备在材料极限附近工作,显示显著的偏差 (高达1.4毫米和0.5毫米板的4度).
- 尼龙聚合物设备证明适用于冲压较薄板 (0.25毫米),性能优于ABS.
- 在ABS设备中,出现了相当大的角度偏差,在1毫米薄板上,偏差高达45度.
结论:
- MEX AM是一种有前途的技术,用于小批量生产和冲压设备的原型.
- 进一步的材料和机械优化是必要的,以最大限度地减少变形,并提高聚合物基的冲压设备的精度.
- 尼龙在涉及更薄的金属板的应用中显示出比ABS更大的潜力.
