Новое исследование американских инженеров улучшает прогноз прочности при 3D-печати.
Аддитивное производство (AM) предлагает ряд преимуществ перед традиционными методами, позволяя создавать прочные детали с минимальной внутренней массой и внешним покрытием. Это снижает как вес деталей, так и количество используемого материала. Теперь группа исследователей из Университета Мэна работает над новым подходом для повышения надежности легких 3D-печатных элементов. В центре внимания находятся исследования инженера Филипа Биана, профессора машиностроения Сентхила Веля и доктора гражданских наук Роберто Лопеза-Анида.
Исследовательская команда сосредоточилась на гроидной инфильтрации — сложном повторяющемся внутреннем паттерне, часто применяемом в 3D печати для уменьшения веса при сохранении прочности и устойчивости конструкции. Этот узор также известен своей способностью равномерно распределять нагрузки по всей структуре.
Для того чтобы лучше понять поведение гроидных инфильтрованных деталей под различными условиями нагружения, ученые провели тщательные компьютерные моделирования для предсказания механических откликов. Затем были созданы физические прототипы, которые подвергались реальным испытаниям на стресс, что позволило успешно подтвердить проведенные симуляции и глубже разобраться в структурном поведении инфильтрата.
В исследовании исследователи отмечают: “Полуэмпирические уравнения делают прогнозирование прочности удобным при принятии проектных решений или реализации оптимизационных алгоритмов. Наконец, эксперименты с сжатием и сдвигом проводятся для верификации предсказанных FEA (конечно-элементный анализ) показателей прочности с данными реального производства.”
Филип Биан, один из ведущих ученых проекта, поясняет: “Эта работа дает инженерам возможность более уверенно и эффективно разрабатывать 3D-печатные детали. Точное понимание прочности гроидных инфильтративных конструкций позволяет сократить потребление материалов при улучшении эксплуатационных характеристик в различных отраслях”.
Статья опубликована в журнале Progress in Additive Manufacturing.
