MARKFORGED! EINFÄDELN DER NADEL MIT LEICHTIGKEIT: MINIMALE FASERGRÖSSEN

Markforged-Verbundfilamente haben unglaubliche Eigenschaften und können vielen 3D-Druckteilen eine hohe Festigkeit und Steifheit verleihen. Wie alle Herstellungsverfahren eignet sich der verbundverstärkte 3D-Druck jedoch besser für bestimmte Anwendungen, die die Vorteile des jeweiligen Verfahrens nutzen können. In der CNC-Bearbeitung kann z.B. ein Vierkantfräser Taschen oder Schlitze bis zu einer Mindestbreite herstellen, die durch den Durchmesser des gewählten Schaftfräsers begrenzt wird, so dass eine CNC-Fräse sich bei der Herstellung von Taschenfräsern, die größer als die Mindestgröße sind, auszeichnet.

 

Markforged Schneidwerkzeug 3d drucker

Schneidwerkzeuge mit unterschiedlichen Durchmessern und minimaler Breite für jedes Werkzeug (Quelle: Sandvik Coromant)

Ebenso haben Markforged-Verbundfilamente beim Drucken eine feste Breite und können aufgrund räumlicher Einschränkungen nur zur Verstärkung von Strukturen verwendet werden, die eine Mindestdicke überschreiten. Eine häufige konstruktive Herausforderung für unsere Kunden bei der Verstärkung eines Teils mit Verbundfilamenten ist, dass das Teil in einem bestimmten Bereich eine schmale Querschnittsgeometrie hat, die keinen Platz für unsere Verbundfilamente lässt. Da es immer effizienter ist, ein Teil von Anfang an mit Blick auf die Möglichkeiten seines Produktionsprozesses zu entwerfen, haben wir diesen praktischen Leitfaden für die effektive Gestaltung von Teilen für den verbundverstärkten 3D-Druck entwickelt.

VERSTÄRKUNG ZWISCHEN DEN LINIEN

Markforged-Verbundfasern müssen zwischen den äußeren Nylonhüllen eines Teils verlaufen können, so dass es von größter Bedeutung ist, genügend Platz für sie zu lassen. Bei der Verstärkung eines dünnen Abschnitts müssen Sie einen konzentrischen Faserring in Eiger verwenden, um sicherzustellen, dass ein einziger Faserweg durch die enge Form gelegt wird. Sie können dies entweder durch die Verwendung des `Konzentrische Faser’-Fasermusters in Eiger oder durch die Verwendung des `Isotropische Faser’-Fasermusters mit mindestens einem `Konzentrischen Faserring’ tun, wenn Sie an anderer Stelle des Bauteils zusätzliche Verstärkung benötigen. Im unteren Bild habe ich einfach das Muster ‘Konzentrische Faser’ verwendet, um einen einzigen Pfad aus Kevlar hinzuzufügen. Beachten Sie, dass die Angabe einer Anzahl von ‘Konzentrischen Faserringen’ Eiger anweist, das Teil automatisch mit bis zu dieser Anzahl von Ringen zu verstärken, wenn dafür Platz vorhanden ist.

Markforged Kevlar

Ein einzelner Pfad aus konzentrischem Kevlar (der gelbe Pfad) verläuft durch die dünnen Bereiche dieses Teils in dieser Querschnittsansicht des Bauteils.

Wenn der Querschnitt des zu verstärkenden Bauteils eine kontinuierliche Schleife zulässt (wie im obigen Bild), kann ein einziger Faserweg zur Verstärkung des Bauteils verlegt werden. Die Breite eines Faserpfades beträgt ca. 1 mm, und mit den beiden Nylonschalenpfaden auf beiden Seiten der Faser beträgt die minimale Bauteildicke, die verstärkt werden kann, ca. 2,9 mm. Dies ist das Mindestmaß, das Sie in Ihre Konstruktion einbeziehen sollten, wenn Sie einen Abschnitt mit einer Verbundfaser verstärken möchten.

Die Mindestbreite eines Teils mit einer durchgehenden Schlaufe, die mit Markforged-Verbundfilament verstärkt werden kann, beträgt 2,9 mm.

Markforged Faser

Markforged Endlosfaser

Der dünnste Abschnitt dieses Teils ist 2,9 mm breit, um die Faserführung zu ermöglichen.

DREHEN DER ECKE

Aber was ist mit dünnen Abschnitten, die aus dem Hauptkörper eines Teils herausragen und nur an einem Ende mit dem Teil verbunden sind? Dieses Szenario ist beispielsweise bei Flügeln, Turbinenschaufeln oder Propellern üblich. In diesem Fall muss die Faser wieder auf sich selbst zurückfallen, um einen konzentrischen Ring zu bilden.

Markforged Turbine Faser

Beachten Sie die in diesem Turbinenbeispiel blau dargestellten Kohlefaserpfade – die Pfade verlassen die Rotornabe, laufen um die Spitzen der Schaufeln und kehren zur Nabe zurück.

In diesem Fall müssen zwei Faserpfade in das projizierende Merkmal passen. Wie bereits erwähnt, beträgt jeder Faserweg ca. 1 mm, was eine Mindestbreite von 3,8 mm ergibt.

Die Mindestbreite eines faserverstärkten Teils beträgt 3,8 mm.

Markforged Element Endlosfaser

Die Mindestteildicke für ein vorstehendes dünnes Element beträgt 3,8 mm.

WEITERE ANWENDUNGEN

Die oben beschriebene Faustregel für Projektionen ist besonders wichtig für die Darstellung von Merkmalen, die an kritischen Stellen entlang der Projektion Fasern benötigen – nämlich Kettenräder und Zahnräder. Damit der Zahn eines Zahnrades von der Wurzel bis zur Spitze richtig mit Fasern verstärkt wird, muss er breiter sein als die Mindestschwelle von 3,8 mm an der Spitze des Zahnrades.

Markforged Getriebe

Eine detaillierte Darstellung der verschiedenen Komponenten eines Evolventen-Stirnradgetriebes (Quelle: Slideshare)

Markforged Kevlar

Die Zähne dieses Zahnrades sind von der Wurzel bis zur Zahnspitze vollständig mit Kevlar verstärkt.

Bei kleineren Zahnrädern und Kettenrädern kann die Faser oft helfen, den Zahn zu verstärken, kann aber nicht bis zur Spitze reichen. Dies führt immer noch zu einem Zahnrad, das stärker ist als ein reines Kunststoffrad, aber lokal entlang des Zahnes schwächer sein kann als gewünscht.

Markforged Kevlar

Bei diesem kleineren Stirnradgetriebe kann die Faserverstärkung nur geringfügig über den Teilkreis des Getriebes hinausreichen.

ZUSAMMENGEFASST, UM EIN TEIL RICHTIG MIT FASERN ZU VERSTÄRKEN:

  • Die minimale Teilbreite für einen dünnen Bereich, der an beiden Enden mit einem größeren Teil verbunden ist, beträgt 2,9 mm.
  • Die minimale Teilbreite für ein vorstehendes Bauteil beträgt 3,8 mm.

 

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Bericht: Nick Sondej von Markforged

Tags: Markforged

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