3D-printen van de Sterkste Ketting: Koolstofvezel Ketting Tests voor Industriële Lasten

Schrijversnotitie: Geen zware machines werden tijdens deze write-up beschadigd; de prototypes daarentegen, niet zo gelukkig.

Zomerstagiairs bij Markforged verkennen routinematig de grenzen van onze geavanceerde 3D-printtechnologie. Vorige zomer stelden twee stagiairs een koppige doel: een enkele koolstofvezel-versterkte kettinglink creëren die in staat is een 10-ton cementmixer te tillen. Ze geloofden dat een echt industriële-graad printer in staat zou moeten zijn om zo een last te ondersteunen.

Hun eerste ontwerp was een conventionele ovaal-kettinglink, een geometrie die alomtegenwoordig is in commerciële kettingen. De link was gesizeerd voor trekkingstesten op een Instron 5582 Universal Testing Machine (UTM) bij Olin College of Engineering, wiens 100 kN capaciteit ons toestond prototypes te evalueren tot het gewicht van een cementmixer zonder zware apparatuur te riseren.

Voor wie nieuwsgierig is naar kettingfabricatie, het proces is een wonder van engineering; zie deze How It's Made video voor een fascinerende achter-de-schermen kijk.

Initiële prototypes onthulden een cruciale uitdaging: koolstofvezel's richtingsgebonden sterkte. De kettinglinks werden volledig geprint uit Concentric Fiber vul, wat trekkrachten langs de vezelrichting weerstaat maar beperkte laterale stijfheid biedt. Toen de link getrokken werd, bochten de zijkanten naar binnen, wat leidde tot vroege falen - een issue zelden gezien in staallinken, die meer isotroop zijn.

Om dit tegen te gaan, voegden de stagiairs een centraal versterkend lid toe dat buckling van de zijwanden verhinderde. Het resulterende ontwerp vereiste een 72-uur print met zes spoelen koolstofvezel.

Wanneer de finale link getest werd op de Instron, brak het slechts 50 lb kort van de machine's maximale capaciteit - bijna de 10-ton tilldoel bereikend. Hoewel de engineering veiligheidsfactor lager is dan wat een typische cementmixer eigenaar zou verwachten, demonstreert het resultaat de industriële-graad sterkte bereikbaar met Markforged's high-performance materialen.

Wil je dit zelf proberen? Verken de Mark Two printer en download de STL-bestanden hieronder.

STL Bestand