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如何設計更耐用的3d 印刷零件

來源:杰呈3D打印 發布時間:2021/9/27 14:37:49 瀏覽次數:6
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在上一篇文章《如何設計更耐用的3D打印零件(1)》中,我們介紹了幾種簡單有效的方法來預測和提高零件的承載能力。3D掃描在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,后逐漸用于一些產品的直接制造,對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響,是制造業有代表性的顛覆性技術。3D打印建模實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。3D打印一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術,該技術最早在20世紀80年代中期由美國提出。

我們可以延續發展之前的部分,一次說個清楚吧。

堅硬度

任何材料受到壓力時,都會不可避免地彎曲。為了弄清彎曲的原因,回想一下前面文章中的模型,簡單的橫桿。

在橫木一側強制后彎曲條件

橫木受力后的彎曲度,計算模型公式進行如下:

d = Fbend* L3 / ( 3 * E * Ix )

如果我們看一下這個公式,我們就會明白其中的原理。

真正有趣的是,彎曲與橫截面時刻成反比,換句話說,其他參數保持不變,橫截面時刻直接決定部分的硬度。正如我們在上一篇文章中提到的,橫斷面的時刻是材料在橫木橫截面的分布。

當然,這個公式告訴我們的不多,所以讓我們回到前一篇文章中的截面彎矩公式:

Ix = w * h3 / 12

我明白了!矩形橫桿的剛度不僅與寬度成正比,還與厚度成正比。這個公式只適用于矩形截面,但其他類似形狀也有這樣的特點。

雖然學習數學模型計算方法有點枯燥,但試著回想上一篇介紹的實驗,我們把零件的承載管理能力提升為三倍,以下是一些問題解決生活方式對截面矩的影響:

1.三倍寬度。由于寬度以線性方式影響方程,所以寬度增加三倍,硬度增加三倍,也就不足為奇了。

2.第二種方法是將厚度從1毫米增加到1.73毫米,從而將截面彎矩增加1.733/13 ≈ 5.18倍。換句話說,如果你稍微調整一下厚度,它不僅會變得更堅固,還會增加五倍的硬度。是不是很有意思?

3. 第三個發展方式是打造工字梁,我之前說過工字梁的截面矩難以進行計算,但利用CAD軟件或在線電子計算器系統即可可以得出Ix數值不斷變化,馬上開始就能得到確認時間截面矩從原本~0.417 mm 變成~3.246 mm,幾乎快增加了八倍。這是一個驚人的成長,比我們自己原本企業預計的承載管理能力好太多了。

稍微調整零部件的形狀,一方面可以減輕重量,另一方面可以提高承載能力,即使是丙烯腈、聚醚醚酮等高檔材料也未必能達到這個水平。

這就是所謂的工業設計技術:沒有航天級材料,只要一個簡單的技巧,塑料零件就可以結合耐用、堅固、輕巧、緊湊等優點。


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