Isotrope vezel 3D-printen beheersen: Ultra-sterke delen bouwen met de Mark Two

Update: Geïnteresseerd in het beheersen van hoe verschillende vulpatronen de sterkte van delen verbeteren en de wetenschap erachter? Neem deel aan onze webinar op 21 juni om 11:00 EDT (Registreer hier).

Auteursnota: Dit is de eerste van twee posts over het benutten van Eigers isotrope vezel vulpatroon om uitzonderlijk sterke delen te maken met de Mark Two. In deze post verkennen we hoe de hoog-sterke laagpatronen van traditionele composieten na te bootsen met een Markforged-printer. De opvolgpost richt zich op het maximaliseren van sterkte in versterkte delen. We duiken in technische details – stap voor stap – met behulp van een beknopte Composieten Terminologie Glossarium om u te helpen effectief te ontwerpen voor composiet-versterkte, hoog-sterke 3D-print.

Achtergrond Composieten

Markforged's continue-draad composietprinters laten klanten industriële kwaliteit delen fabriceren versterkt met koolstofvezels, met eigenschappen vergelijkbaar met quasi-isotrope composietlaminaten. Quasi-isotrope 3D-geprinte delen vertonen consistent gedrag in tweeassen, met één richting van variatie – ideaal voor het ontwerpen van delen die specifieke belastingssituaties weerstaan. Door de vezeloriëntatie in Eiger slicing software aan te passen, kunnen ontwerpers de sterkte afstemmen op doeltoepassingen.

Hoog-sterk isotroop materiaal vereenvoudigt engineering-ontwerp: als een materiaal in alle richtingen identiek gedraagt, bepaalt alleen de geometrie of het aan de sterkteeisen voldoet. Wanneer eigenschappen per as variëren – zoals bij 3D-printen – is een quasi-isotroop materiaal de volgende beste keuze. Het vereist minimale ontwerpinspanning vergeleken met een volledig anisotroop materiaal, omdat slechts één as in sterkte verschilt. Voor duidelijkheid labelt Markforged het 'Isotrope Vezel' vultype simpelweg als "Isotrope Vezel", erkenning dat alle 3D-geprinte delen inherent verschillende Z-as eigenschappen vertonen.

Composiet Terminologie Glossarium

• Isotrope materialen – vertonen uniforme eigenschappen in elke richting. Vele metalen vallen in deze categorie.
• Anisotropie – algehele richtingsafhankelijk gedrag. Het scharnier-voorbeeld demonstreert een composiet met flexibele en stijve Kevlar-versterkte secties.
• Orthotrope materialen – eigenschappen verschillen langs drie wederzijds orthogonaleassen, zoals hout.
• Quasi-isotrope materialen – isotroop in tweeassen maar variabel in de derde, overeenkomend met het gedrag van Markforged-delen versterkt met Isotrope Vezel.
• Transversaal isotrope materialen – isotropie in het XY-vlak met een afwijkend Z-as gedrag. Het Isotrope Vezel vulpatroon, gecombineerd met standaard vezelhoeken, benadert dit gedrag nauwkeurig.

Traditionele thermohardende composieten – de meeste consumenten koolstofvezel toepassingen – gebruiken tientallen tot duizenden unidirectionele lagen gerangschikt in alternerende hoeken. Composietontwerpers beschrijven deze herhalende patronen met een "oriëntatiecode". Elke opvolgende laag wordt gedraaid (vaak 45°) om multidirectionele bulkssterkte te produceren superieur aan een enkelrichtings laagopbouw.

Bijvoorbeeld, Eigers standaard Isotrope Vezel vul gebruikt de oriëntatiecode [0/45/90/135], wat betekent dat de eerste vezellaag horizontaal uitgelijnd is, de tweede op 45°, en de sequentie herhaalt zich. Klanten kunnen aangepaste oriëntatiecodes van elke lengte definiëren, de laagopbouw afstemmen op hun ontwerpbehoeftes.

Verbeterde Mogelijkheden

De Mark Two levert hoog-sterk vezel-versterkte delen op tot 15x kleinere geometrieën dan de Mark One. De geüpgradede software verbetert ook de quasi-isotrope prestaties met de Isotrope Vezel vul.

In Eigers Deelweergave weerspiegelt het invoerveld Vezelhoeken de oriëntatiecode. Het invoeren van een code zoals [0/45/90/135] creëert een transversaal isotroop deel wanneer elke laag Isotrope Vezel gebruikt. Typ simpelweg komma-gescheiden hoeken in het vak.

Het nieuwe vezel-routeringsalgoritme laat de Mark Two Isotrope Vezel printen met zowel koolstofvezel-filament als het nieuwe High Strength, High Temperature (HSHT) fiberglas-filament – mogelijkheden die afwezig waren in de Mark One. Wanneer u een laag snijdt met Isotrope Vezel voor de Mark Two, mengt het algoritme een hybride vul: concentrische ringen aan de buitenkant en isotrope vul aan de binnenkant. Dit levert een superieur oppervlakafwerking terwijl de hoge interne sterkte behouden blijft, wat resulteert in de sterkste delen die haalbaar zijn met koolstofvezel 3D-printen.

Fijngestelde Versterkingscontrole

Terwijl de Externe Weergave snelle versterking biedt, biedt de 3D Interne Weergave granulair controle over laaggroep oriëntatiecodes. Begin met het selecteren van een deel uit uw Eiger-bibliotheek en open de Interne Weergave.

In de Interne Weergave, klik op een vezellaaggroep in de laagbalk om het te bewerken. Om een nieuwe groep te maken, sleep van het start- of eindpunt over de gewenste lagen, klik vervolgens op Wijzigingen Toepassen om te bevestigen. Pas de grootte van de groep aan door de driehoekige begrenzers te slepen.

Wanneer een groep Isotrope Vezel gebruikt, verschijnt het veld Vezelhoeken in de rechterbovenhoek van het laagcontrolevenster. In tegenstelling tot de globale instelling in Deelweergave, stelt dit u in staat de oriëntatiecode voor de geselecteerde groep aan te passen, wat u precieze controle geeft over vezelplaatsing gebaseerd op de delegeometrie.

Eigers interface maakt het eenvoudig om vezelversterking over meerdere lagen snel en nauwkeurig te configureren.

Lees Deel 2 van deze serie hier – we lopen de beste strategieën door voor het positioneren van vezelversterking om sterkte en materiaalefficiëntie te maximaliseren.

Wilt u deze mogelijkheden in actie zien? Vraag een demo aan van de Mark Two vandaag nog!