RepRap, разработчик самовоспроизводящихся 3D-принтеров с открытым исходным кодом, создал новый скрипт Python, который позволяет пользователям печатать в 3D недорогие балки из PLA, такие же жесткие, как стальные аналоги.
Программа FreeCAD с открытым исходным кодом разработана так, чтобы быть максимально доступной, поскольку она требует от пользователей только указания некоторых основных параметров. Сюда входят длина, ширина и высота балки, а также толщина распорок, диаметр и количество отверстий для винтов в монтажных блоках на обоих концах балки. Затем сценарий автоматически генерирует всю балку в виде модели для 3D-печати.
RepRap уже протестировала свою программу с системой Creality с бесконечным Z-образным ремнем CR-30, которая позволяет печатать (теоретически) балки бесконечной длины. Скрипт также подходит для стандартных систем FFF, но без конвейерной ленты длина напечатанных лучей будет ограничена рабочей пластиной.
Компания написала в своем блоге: «Многие люди печатали длинные двутавровые балки на машинах такого типа, но мы подумали, что напишем программу Python FreeCAD для создания параметрических балок, более подходящих для для 3D-печати, используя тот факт, что сложность этой технологии более или менее свободна, а ленточные принтеры с бесконечным Z могут печатать многие выступающие формы без вспомогательного материала».
Как это работает?
Программное обеспечение представляет балочные структуры в виде повторяющихся блоков тетраэдров, которые, как известно, очень прочны, поскольку большая часть материала покрывает внешние грани. Это придает конструкциям высокий второй момент площади поперечного сечения, обеспечивая достаточное сопротивление изгибу во всех направлениях. Диагональные стойки также расположены под углом, чтобы ленточные принтеры с углом печати 45° могли изготавливать всю балку без использования вспомогательного материала.
RepRap также автоматически создает монтажные блоки на концах каждой балки, которые позволяют прикрепить балки друг к другу или к другим объектам. Отверстия большего размера предназначены для того, чтобы электропроводка, трубки и такие детали, как приводные валы, проходили по центру балок, а отверстия меньшего размера позволяют увеличивать угол вокруг больших отверстий.
Твердая как сталь
Проверяя сценарий Python, компания RepRap 3D напечатала набор балок из PLA и подвергла одну из них испытанию на изгиб, используя простую установку веса и циферблатного индикатора. Длина напечатанного луча составляла 175 мм, а вес - 47,7 г. Его жесткость была определена как 1,02 x 10⁻⁴ мН⁻¹, а его жесткость на изгиб (модуль Юнгавторой момент площади) была рассчитана как 17,5 Нм².
RepRap подсчитал, что 5-миллиметровая квадратная стальная балка той же длины (175 мм) также будет весить около 47 г. Хотя стальная балка физически будет меньше печатного аналога, компания все же напечатала на 3D-принтере балку из PLA, которая показала ту же жесткость, что и сталь того же веса. Кроме того, использование 3D-печати позволяет изменять размеры балки, позволяет интегрировать службы во внутреннюю часть балки и позволяет с легкостью создавать сложные схемы креплений и отверстий.
Программу Python с открытым исходным кодом RepRap можно найти на Github здесь.
Программное обеспечение Design for Additive Manufacturing (DfAM) является неотъемлемой частью, когда речь идет о реальном использовании свободы проектирования, предоставляемой 3D-печатью. Ранее в этом году производитель 3D-принтеров Stratasys и разработчик инженерного программного обеспечения nTopology добавили новый модуль Masking Fixture Module в свой инструмент автоматизации проектирования FDM Fixture Generator. Программное обеспечение предназначено для оптимизации процесса проектирования 3D-печатных приспособлений, приспособлений и других инструментов.
В другом месте исследователи из ETH Zurich ранее разработали вычислительную структуру DfAM, способную автоматизировать проектирование сложных многопоточных форсунок. Платформа действует как альтернатива обычному программному обеспечению САПР, используемому сегодня инженерами, но позволяет пользователям-неспециалистам проектировать сложные геометрические формы специально для инструментов аддитивного производства, таких как сопла FDM.