一种基于切片的新方法来产生充填,灵感来自于三明治模式,以减少材料消耗
Patrick Steck1, Dominik Schuler1, Christian Witzgall1
1Engineering Design, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 91058 Erlangen, Germany.
Materials (Basel, Switzerland)
|November 27, 2024
概括
这种新的增材制造填充方法通过使用具有几何意识的波纹设计来优化材料使用和打印时间. 它提高了零件的刚性和可靠性,降低了高达77%的材料消耗.
科学领域:
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 化丝制造 (FFF) 中的传统填充模式通常使用均的网格,导致材料浪费和异构性质.
- 现有的方法经常忽略负载特定要求,在关键应用中损害结构完整性和刚性.
- 在增材制造中,对高效,高性能零件的需求需要创新的充填策略.
研究的目的:
- 为FFF引入一种新的,对几何意识的灌装方法,优化材料使用并增强零件刚性.
- 开发一种受三明治结构启发的波纹灌装设计,改善负载分布和结构弹性.
- 通过实现近同otropic 刚度来解决传统填充模式的异型限制.
主要方法:
- 开发了一种新的灌装方法,创建一个内部空洞,并用连续的,可适应的波纹挤出路径填充空间.
- 该方法具有几何意识,根据组件轮和承载能力要求调整填充.
- 在10厘米3的测试件上进行模拟,以评估材料消耗,印刷时间和刚度.
主要成果:
- 新的灌装方法显示,材料消耗的潜在降低高达77%,印刷时间降低了78%.
- 模拟的部件保持了与传统100%网格填充部件相比的刚度.
- 波纹灌装图案实现了接近同位素的刚性,在不同的负载方向下提高了可靠性.
结论:
- 具有几何意识的波纹填充策略在增材制造中可以节省大量的材料和时间.
- 这种方法提高了结构的弹性,并为复杂的几何形状提供了平衡的刚性,提高了机械负载可靠性.
- 该方法可以与切片软件集成,简化了先进的刚度优化,而不需要复杂的分析工具.
