3D-печать композитными материалами

Sep 30, 2023

Получите образцы высокопрочных деталей, в том числе шаровых шарниров, напечатанных на 3D-принтере из непрерывного нейлона, армированного углеродным волокном, на новой промышленной системе Mark Two от MarkForged. Изображение предоставлено MarkForged.

Всего несколько лет назад любая статья, посвященная 3D-печати композитными материалами, была довольно короткой. Теперь эта же тема могла бы заполнить журнал, учитывая недавнюю волну разработок материалов и систем, направленных на 3D-печать более прочных и легких деталей.

Детали из пластика, армированного углеродным волокном (CFRP), использовались на протяжении десятилетий из-за их высокого соотношения прочности к весу; также широко используются полимеры, такие как нейлон, и наполнители, такие как стекловолокно. Однако традиционные процессы производства композитов часто включают ручную укладку и требуют последующей обработки, такой как автоклавирование и вакуумное формование. Такие задачи могут потребовать более высоких навыков и больших затрат, чем работа со стандартными пластиками или металлами. Поскольку дизайнеры всегда ищут более прочные материалы для использования в системах 3D-печати/аддитивного производства (АП), неудивительно, что эта концепция материалов привлекает повышенное внимание. DE рассматривает системы и материалы для обработки композитных материалов AM, которые уже доступны или появятся в ближайшее время, а также усилия в вспомогательных областях.

Программное обеспечение для оптимизации свойств деталей, напечатанных на 3D-принтере

Когда была основана Arevo Labs, «нашей целью было производство промышленных деталей [из композитов]», — говорит Хемант Бхеда, президент компании. Arevo Labs разработала семейство высокопрочных композитных нитей с целым рядом свойств, но это решило лишь часть проблемы. «AM предлагает свободу изготовления деталей разными способами — даже 10 000 способов, — отмечает Бхеда, — но какой способ лучше всего? Мы поняли, что нам нужен какой-то программный инструмент, который бы прогнозировал свойства, чтобы мы могли оптимизировать конструкцию и ориентацию; в противном случае мы бы создавали детали вслепую».

Бхеда говорит, что раньше этого никогда не делалось, но сейчас они разрабатывают продукт под названием AFEA, который делает именно это. Это программное обеспечение, основанное на алгоритме анализа методом конечных элементов, работает на Windows, Mac и в облаке и поможет инженерам контролировать ориентацию волокон, одновременно используя преимущества уникальной свободы проектирования AM. «Мы хотим, чтобы инженеры исследовали проекты, задавались вопросом: «Могу ли я получить это конечное свойство» и делали тестовую деталь для подтверждения расчетов». Arevo Labs работает с рядом стратегических партнеров над выпуском первого программного обеспечения в третьем квартале 2016 года.

Широко признана потребность в программном обеспечении для моделирования/оптимизации, позволяющем сделать 3D-печать жизнеспособной как настоящее производство: производство деталей с желаемыми, предсказуемыми и повторяемыми результатами, как в единичном экземпляре, так и в больших объемах. Эту задачу решают и другие компании, от Avante Technology до SIMULIA компании Dassault Systèmes, так что следите за обновлениями. – ПДВ

A2V2 от итальянского производителя 3ntr представляет собой систему изготовления плавленых нитей (FFF), широкий диапазон рабочих температур которой (до 410°C) позволяет использовать несколько типов композитных нитей, включая нейлон/углерод и нейлон/стекло PA66. Объём печати 24,4x13,7x19,2 дюйма ориентирован на промышленное производство. Система множественного аддитивного производства распространена в США.

Компания Cincinnati Incorporated (CI) в последние годы попала в заголовки газет благодаря своему экструзионному оборудованию для аддитивного производства больших площадей (BAAM), которое в основном работает с композитными пластиковыми материалами ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), армированными углеродным волокном. Компания работала с Local Motors над 3D-печатью автомобиля Strati и репродукции Shelby Cobra, что положило начало запланированной линейке автомобилей местного производства, разработанных сообществом. По словам Мэтта Гарбарино, менеджера по маркетингу CI, компания Local Motors в настоящее время владеет тремя системами BAAM, в том числе одной в штаб-квартире Local Motors в Чандлере, штат Аризона, и еще одной, устанавливаемой на ее микрофабрике в Нэшнл-Харборе, штат Мэриленд. Гарбарино говорит, что темпы усовершенствований системы, материалов и программного обеспечения сейчас очень высоки; другой их клиент, SABIC IP, полностью посвящает свою машину разработке материалов. При создании автомобиля Strati использовался компаунд из рубленого углеродного волокна THERMOCOMP от SABIC.