Neue Werkzeuge zur Anpassung des Faserlayouts sorgen für kosteneffiziente Stärke
Die Verstärkung von 3D-gedruckten Teilen mit Endlosfaser wie Glasfaser oder Carbonfaser ist eine nützliche Fertigungsmöglichkeit. Damit lassen sich problemlos Teile drucken, die wesentlich steifer und stärker sind als Teile, die nur aus Kunststoff bestehen. Das Hinzufügen von Fasern zu einem Teil erfordert verschiedene Überlegungen: Welche Art der Faserfüllung (konzentrisch oder isotrop) soll in welcher Menge und an welcher Stelle des Teils verwendet werden?
Während Standardeinstellungen für viele Anwendungen gut funktionieren, erfordern bestimmte Szenarien eine manuelle Platzierung der Fasern. Das Überschreiben bei Fasern ermöglicht mehr Kontrolle über die Faserplatzierung und individuelle Fasereinstellungen für bestimmte Schichten.
In der Vergangenheit konnten diese benutzerdefinierten Überschreibungen von Fasereinstellungen nur auf ganze Ebenen angewendet werden. Deshalb gibt es nun eine neue Funktion: Fiber Override Sketching. Sie ermöglicht Benutzern, die Platzierung von Fasern innerhalb jeder Schicht zu steuern.
In welchen Fällen ist Fiber Override Sketching nützlich?
Diese neue Funktion bietet mehr Kontrolle über die Faserführung. Anwender können wichtige Bereiche ihrer Teile selektiv verstärken, ohne das gesamte Teil oder die gesamte Schicht zu verstärken. Dies ermöglicht eine effizientere Nutzung von Endlosfasern, was wiederum die Materialkosten senken kann.
Der Workflow ist einfach: Erstellen Sie eine Faserüberschreibung und fügen Sie eine Skizze hinzu, um die Faserverlegung automatisch zu aktualisieren.
Die Verwendung von Simulation in Verbindung mit dieser neuen Funktion kann die für die ordnungsgemäße Funktion von Teilen erforderliche Fasermenge ermitteln und validieren.
Beispiel für einen Workflow
Betrachten Sie das unten abgebildete Teil, eine Halterung für ein optisches Breadboard.
Ziel ist es, herauszufinden, welche Druckeinstellungen ein Teil erzeugen, das bei einer Stückzahl von 250 Breadboards bei gleichzeitiger Minimierung der Materialkosten die Sicherheitsanforderungen erfüllt oder übertrifft.
Das Teil muss einer maximalen Belastung von 400 N ohne Beschädigungen standhalten können. Ein angestrebter Sicherheitsfaktor von 1,5 berücksichtigt Unsicherheiten bei der Belastung und trägt dazu bei, dass das Teil im Betrieb nicht ausfällt.
Zunächst kann der Benutzer die Leistung des Basisteils, das mit den Standardeinstellungen für Onyx gedruckt wird, mit Simulation validieren. Der minimale Sicherheitsfaktor beträgt 1,06, womit die Anforderung von 1,5 nicht erfüllt ist.
Um die Festigkeit zu erhöhen, kann der Anwender dem Teil in allen Schichten Endlos-Fiberglas mit isotroper Faserführung hinzufügen. Nach dieser Erhöhung der Festigkeit sagt Simulation einen Sicherheitsfaktor von 2,74 vorher. Diese deutlich höhere Festigkeit hat jedoch seinen Preis. Die Materialkosten und die Druckzeit sind ebenfalls erheblich gestiegen.
Da der Sicherheitsfaktor weitaus höher ist, als er sein müsste, besteht die Möglichkeit, die Menge an Glasfaser zu reduzieren und die Materialkosten erheblich zu senken. In solchen Situationen ist Fiber Override Sketching nützlich.
Mit Fiber Override Sketching wird Glasfaser ausschließlich dem Bereich des Teils hinzugefügt, der am meisten davon profitiert. Dies ist der lasttragende Bereich (zwischen der Last und dem primären Befestigungselement). Nach Durchführen des Fiber Override Sketching sagt Simulation einen Sicherheitsfaktor von 1,58 vorher. Dies bedeutet, dass das Teil die Festigkeitsanforderungen übertrifft, obwohl weit weniger Glasfaser verwendet wird.
Verglichen mit dem gleichen Teil mit Fasern in allen Schichten sind die Kosten für jedes durch Simulation optimierte Teil um 37 % und die Druckzeit um 44 % gesunken. Diese Einsparungen summieren sich schnell bei jedem Druckauftrag. Bei einem Produktionslauf von 250 optimierten Teilen lassen sich beispielsweise Materialkosten in Höhe von 1.197 US-Dollar und 34 Tage Druckzeit einsparen.
Simulationsergebnisse für die 3 Teilekonfigurationen:
Zusammenfassung:
Die neue Funktion Fiber Override Sketching von Eiger reduziert die Materialkosten, indem sie mehr Kontrolle über die Faserplatzierung bietet. Diese neue Funktion ergänzt die Vorteile von Simulation. Die kombinierte Nutzung verschiedener Funktionen erzeugt schnell und einfach ein leistungsstarkes, validiertes Teil, ohne übermäßig viel Zeit und Endlosfasern zu verbrauchen.
Fiber Override Sketching steht nun allen Anwendern in Eiger zur Verfügung. Simulation ist eine Funktion, die im Digital Forge-Abo Advanced verfügbar ist. Kontaktieren Sie uns, um mehr über Simulation zu erfahren.
Weitere Informationen über Endlosfasern finden Sie in den folgenden Quellen:
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