选择填充百分比


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由于我正在运行一所工科学校的3D打印设备,因此学生们总是想知道多少填充百分比会影响零件的刚度。我知道不可能为这个问题找到一个数值解决方案,但是也许可以选择在软件中模拟一个已经切片的模型。我在任何切片器中都没有看到导出为.stl或.step或模拟软件可以接受的任何其他格式的选项。有没有人看过或想到过类似的东西?

Answers:


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我不相信切片引擎会创建对CAD模拟有用的任何实体模型。切片引擎对3D模型进行切片时,其目标是在G代码(某种形式)中吐出首选的机器路径。但是,我已经阅读了几篇文章,做了一些测试,并通过葡萄树听说,对于大多数应用程序,介于10%-35%之间的任何值都足够。我曾经看过一个网络研讨会,了解新的MakerWare界面,该界面解释了他们如何选择此类设置。尽管我无法直接找到该剪辑,但是这里是MakerBot所有网络研讨会的页面。我认为是我观看过的网络研讨会,它解释了一些有关首选填充百分比的内容。

根据经验,任何超过35%的东西都不会从填充物的侧面产生更大的强度。超过35%,您将要重新考虑在打印时如何调整打印方向以及您要打印的内容以利用颗粒结构以获得适当的强度。

但是,填充百分比/图案不是创建坚固零件的唯一变量。填充实际上只是节省时间和材料的一种方法。以下是一些可能增加强度的方法:

  • 增加外壳。Shell是每层轮廓图样的数量。通常(在FDM / FFF中),每个外壳大约等于挤出机喷嘴的直径。
  • 增加地板/屋顶。与外壳类似,地板/屋顶是指相对于构建板而言,构成部件“底部”和“顶部”的层数。
  • 打印方向。注意零件的哪些区域容易沿着层的“晶粒”变形。尝试以最小化打印和打印后使用中潜在故障的方式旋转构建板上的零件。
  • 后期过程。不要害怕进行一些后期处理以增加强度。市场上一些3D打印机,甚至在打印过程中包括凯夫拉(Kevlar)线材,以增强其打印效果。但是,这可能只是简单的一些基本涂饰技术就可以在环氧树脂上涂覆零件。这需要更多的工作,但是它可以将薄弱的3D打印零件变成完整的生产质量打印件。

更新: 根据一些评论,听起来最好的选择是找到一个自定义应用程序,该应用程序可以将g代码文件转换为实体模型(尝试CAM软件?),或为CAD软件创建插件(我知道Unigraphics NX和Solidworks可以做到这一点),并且实质上是重新创建自己的切片引擎,该切片引擎将使用您的实体模型并在内部动态生成相同的填充图案。

也许看看具有很多3D软件插件的Simlab或类似产品。我不会提拔他们,也不会为他们工作,这只是寻找内容的参考。


感谢您的链接,我将检查出来。对于工程应用,我们需要精确的数据,至少项目描述中需要。工程师可以借鉴一些实验和经验,但是将其切成薄片,然后通过仿真证明此参数可以承受这样的负载,它将是更加可靠的信息来源。
安东·奥萨奇

您可能会打印自己的拉伸杆并在内部测试不同的填充百分比。但是,它在很大程度上取决于材料和壳体参数的来源。
tbm0115 16-4-24

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对于弯曲载荷(这是实际印刷零件中的主要失效模式)(因为它们将张力集中在物体表面上,在这些物体上,层线存在大量断裂起始点),添加周界比添加填充明显更具影响力。在标准拉伸试验中,这种行为是掩盖的,但是在四杆弯曲试验中,您会看到它。
Ryan Carlyle

感谢您详细介绍周长,我忘了真正强调一下
tbm0115 16/04/24

当然使用条形可以通过打印测试条来完成。但是问题在于形状总是不同的,并且不可能为每个项目打印数千个测试零件。因此,尽管我使用的软件可以模拟已切过的零件的刚度。
安东·奥萨奇

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由于我尚无法对此问题发表评论,因此我认为除了提供已经有用的见解之外,我还将提供答案。

如果一般来说是关于填充百分比的问题,而常见的跟进是零件的刚度,那么应该说明选择填充百分比不仅仅是零件的刚度。

出于教育目的,打印出拉力棒将是一件很了不起的事情。这些条不仅应改变填充百分比,而且应改变各种填充样式。例如,取决于所施加的应力和载荷的类型,不同的图案在填充率较低时可能会更强。

另外,填充率应与底部,顶部和侧壁的厚度相关。对于收缩,翘曲和延迟而言,这对于ABS尤其重要。为了使零件在零件冷却时具有尽可能普遍的强度,它必须均匀收缩。对于机械师创建用于注塑成型和铸造的模具,这是众所周知的因素。否则,您可能会意外地出现其他弱点。

最后,对于每个示例,如果要创建拉伸钢筋,请确保考虑沿每个轴的收缩率。我还建议您将每一个都切开,并尝试(以一种非常粗略的方式)打破其中的一些。在设计零件之前,可能会激发很多想法,然后再进行打印。


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Anton,我解析了G代码,并建立了一个有限元模型和一个热瞬态事件来模拟零件的印刷,然后进行结构模拟以确定最终零件的变形和应力状态。然后可以用外部载荷对该零件进行进一步分析,以确定机械特性。我使用ANSYS软件和元素生死功能在每个热瞬变步骤中激活少量材料。结构模拟是静态的,但也要与热瞬变同时进行。


哇!听起来很复杂,对于我们大多数用户来说可能有点太先进了。如果您能告诉我们您从这些模拟中学到了什么(一些经验法则,也许还有一些统计数据),那将是非常有趣的,因为没有多少人能够复制这一点。
Tom van der Zanden

谢啦!我有ANSYS的经验,因此可以尝试。唯一的问题是-您是如何将g代码导入Ansys仿真的?
安东·奥萨奇

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我想办法。但这可能需要一些软件才能完成。

首先获取CAD文件。导入魔术(Materialise专有软件)具有用于结构的功能,您可以构建自定义的内部结构。因此添加桁架等。导出stl。(有一种软件可以将stl直接转换为步,我认为它称为Instep),或者我认为您可以降低网格密度并使用FreeCAD将其转换回步并运行分析。

看到该部分的报告会很有趣。同样,也没有模拟3D打印零件的好方法。也许最接近的是复合材料。


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如果您是工程班的学生,则可以很好地打印出具有不同渗透的大块体并进行测试。


OP在某些评论中提到测试是不可行的,因为需要对每个新零件进行新测试。零件的几何形状和要求各不相同,以至于一些拉伸杆无法满足工程要求。也许详细说明您提到的将来可能会帮助他人的过程?
tbm0115

这应该是一条评论。
汤姆·范德赞丹

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你必须靠眼睛做。但是,您需要考虑使用什么填充。三角形图案会非常结实。

以下我从不使用高填充。我的大部分物品都有坚固的外壳,即IE 3层。在内部,我将执行7%至14%的操作。如果我打印一个200mm ^ 3的正方形,我将不会担心。

一切都取决于。确实,尽管对于您的设置,我认为您真的需要超过14%。

在我曾工作过的一家公司中,它正在测试3D打印零件。他们通过打印相同的测试形状并查看其公差来评估材料。您将需要开发自己的方法。

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