3D

Güçlü 3D Baskılar için Markforged Fiber Teknolojisi

Yaklaşık son 15-20 yıldır, 3D Baskı Teknolojileri için en önemli engel  malzemeler olmuştur. Yaygın olarak kullanılan malzemelerin çoğu, 3D baskıyı modelleme ve uygun prototipi sınırlayan, zayıf ve kırılgan malzemelerdir. Tabii ki teknoloji ilerledikçe, malzemeler de gelişmektedir. Bugün 3D baskı malzemelerinin her zamankinden daha iyi konumda olduğunu söylemek mümkün.  Milyon Dolarlık yazıcıların üretebileceği pahalı malzemeler artık   daha uygun maliyetle elde ediliyor.

Sert naylonlar,  kompozitler ve hatta metal malzemeler, işletmeler ve tüketiciler için önceki zamanlara göre daha erişilebilir fiyat aralıklarında sunulmaktadır.   Daha güçlü materyaller mevcut olsa da, bu materyallerin uygun kullanımı ve eğitimi aynı derecede önemlidir.

Marforged 3D Yazıcıları, 3D baskılı parçaların içine ürekli olarak Karbon Fiber dizme yetenekleri bakımından benzersiz olup, Metal Malzemelerin gücüyle karşılaştırılabilecek derecede önemli parçalar üretebilmektedir.

Bu yazımızda Markforged Kompozit Yazıcılar için verimli fiber yönlendirme stratejilerini ele alacağız, böylece en yüksek Yatırım Getirisi (ROI) elde etmenin detaylarını sizlerle paylaşacağız.

Haydi Başlayalım..

SÜREKLİ FİBER ÜRETİMİ

Markforged mukavemet özelliklerini arttırmak için 3D baskılı plastiklerin içine Fiberglas, Kevlar ve Carbon Fiber gibi sürekli kompozit fiberler yerleştirmek suretiyle, Sürekli Fiber İmalatı yapabilen  (CFF-Continuous Fiber Fabrication) 3D baskı makineleri üreterek güçlü bir 3D Baskı  sistemini herkesin  elde edebileceği bir seviyeye getirdi.

Bu sistem ile  , prototiplerini yapmak yada yaptırmak için uzun sureler   ve paralar harcayan şirketlerin,   işlevsel prototiplemeyi  daha basit, uygun ve düşük maliyetli  bir halde uygulamasını sağlıyor.

 Markforged 3D Yazıcılar, kısa sürede neticelenebilen ve  son derece güçlü parçalar üretebilmektedir.

 

Bu fotoğrafta Karbon fiber takviyeli örnek parçamızın bir kesit görünümü ve yazılımımızdaki yerleşimini görüyoruz. Markforged Yazıcılar, artırılmış mukavemet ve sertlik sağlamak için parça içinde sürekli karbon lifler içerirler.

Markforged Yazıcılarda iki yazdırma nozulü vardır:   Tıpkı diğer Fused Filament  Fabrication (eritilerek yerleştirilen üretim modellemeleri ) uretim süreçlerinde olduğu  gibi plastik bir filament içerir.  Bu plastik, parçanın dış kabuğunun yanı sıra iç matris malzemesini oluşturur. İkinci baskı nozulü, Continuous Fiber Fabrication süreciyle  birlikte her katman üzerinde bir kompozit fiber tel bırakır. Birçok 3D baskı materyali doğranmış karbon fiber filamentlerden oluşurken, sürekli kompozit elyaflar gerilme ve eğilme mukavemetini  arttırmaktadır.

• Markforged sürekli liflerin dayanıklılığı ve sertliği  yukarıdaki grafikte belirtildiği gibi metaller ile karşılaştırılabilir

Markforged ekosistemi, parça takviyesinin granüler kontrolüne izin verir. Katmanlar düzeyinde, fiber yönlendirme kontrol edilebilir ve farklı ayarlar ve seçenekler, malzeme ve maliyet tasarrufu için ihtiyaç duyduğunuz mukavemet profilinde tasarım yapmanızı sağlar.

3D baskı için tasarım, diğer üretim süreçleri için tasarım kadar çok iş gerektirir ve özellikle Markforged yüksek mukavemetli 3D yazıcı ile üretim yönteminizin dikkate alınması önemlidir. Bazı işlemler için çok uygun olmayan birtakım  geometriler ve teknikler vardır – 3D baskılı parçalarınızın gücünü artırmak için benzersiz fiber yönlendirme yöntemini verimli ve etkili bir şekilde nasıl kullanabileceğinizi düşünmenizi öneririz. Burada, temel fiber yönlendirme tekniklerini, yaptıklarını ve baskı süresini, malzemesini ve maliyetten tasarruf etmek için bunları nasıl ayarlayacağınızı ele alacağız ;

PARÇA UYUMU

Herkesin bildiği üzere  Z ekseninde birçok 3D Yazıcı yeterli performansı gösterememektedir. Herhangi bir kesme veya çekme senaryosu parçanın kırılmasına neden olacaktır.

Markforged ‘da materyaller bu bakımdan özel olarak geliştirilmiştir ve fiber malzeme XY düzleminde bırakılmıştır. Genel olarak, belirli bir yönde mukavemete ihtiyaç duyan parçalar, sürekli liflerin en çok kullanılmasını sağlayacak şekilde yönlendirilmelidir. Aşağıda, bu referans geometrilerin herhangi birinin etrafındaki gücü geliştirmek için bunları etkili bir şekilde nasıl kullanacağımızı görelim ;

FİBER DOLGU

Markforged, kullanıcısına iki  fiber dolgu stratejisi opsiyonu ile yapılan  parçaları güçlendirme metodu sunar : Eşyönlü Fiber  (Isotropic Fiber)   veya  Ortak Merkezli Fiber (Contentric Fiber) . Bu iki seçeneği genel olarak Parça Görünümü sayfasında veya iç görünüm sayfasında uygulayabilirsiniz. Bir  Markforged Yazıcınız yoksa ve aşağıda listelenen ipuçlarından bazılarıyla denemeler yapmak istiyorsanız, okurken bu taktikleri denemek için ücretsiz Eiger deneme sürümünü hemen edinebilirsiniz.

• Farklı  lif dolgu tiplerini kullanarak güçlendirme.

ORTAK MERKEZLİ DOLGU (CONCENTRIC FILL)  GÜÇLENDİRME

Ortak Merkezli Dolgu, Z ekseni etrafındaki bükülmeyi takviye etmeye yardımcı olan, parçanızın duvarları içindeki belirli sayıda kovanı takip eder. Bunu yaparak, duvarın deforme olmasını önleyerek parçanın duvarlarını güçlendirir.

• Concentric Fill  ile takviye edilmiş  drone kolunun bir bölümü.

Bu dolgu tipinde, baskı kafası, parçanın içe doğru dönerken dış eğimini izler. Bu yüzden ne kadar çok eğim eklerseniz o kadar karmaşık halkalar elde edersiniz ve bu da süreyi uzatır. Eş merkezli dolgu kullanıldığında, parçanızın taslağında istediğiniz kaç tane fiber halka olduğunu belirtebilirsiniz. Böylece katman başına ne kadar fiber (lif) kullandığınıza dair belirli bir kontrole sahip olursunuz. Yazılımımız ayrıca eş merkezli dolgu için farklı duvar takviye seçeneği sunar:

Yalnızca Dış Kovan (Duvar): Dış Kovan Takviyesi sadece parçanın dış çevresini güçlendirmek için eş merkezli halkalar ekler. Bu, Z ekseninin etrafındaki bükülmelerdeki parça kuvvetini, paralel lifler ile duvarları güçlendirerek sağlar.

Yalnızca İç Delikler: İç Delik Takviyesi parçanın tüm iç özellikleri etrafında eş merkezli halkalar ekler. Delikler, oyuklar ve diğer dahili özellikleri güçlendirmek için kolay ve malzeme açısından verimli bir yöntemdir.

Tüm Duvarlar: Bu ayar, parçanın çevresine ve tüm iç özelliklerine belirtilen eş merkezli halka sayısını ekler. Bu varsayılan ayar, hem Dış Kovan hem de İç Delik Takviyesinin gücünü birleştirir.

EŞ YÖNLÜ (İZOTROPİK) DOLGU GÜÇLENDİRME

Diğer takviye seçeneği, bir İzotropik Fiber dolgu yöntemidir – bu, geleneksel lamine kompozitin tek yönlü katmanlarını simüle eder. Desen, uygulayacağınız her bir katman üzerinde, tek bir açısal yönelimde birbirine paralel olarak tüm lifleri yönlendirerek, parçanın kenarına ulaştığında 180 derecelik dönüşlerle, tek yönlü ‘yaprak“ lifini etkili bir şekilde oluşturur. Bir fiber grubundaki İzotropik Fiber tabakalar, Eiger tarafından otomatik olarak önceki katmandaki lifin oryantasyonuna göre 45 derecelik açılarda döndürülür, ancak özel oryantasyon modelleri de mümkündür, bunu aşağıda açıklayacağız.

•(Şimdi de) İzotropik Fiber dolgu ile güçlendirilen Drone kolu

İzotropik Fiber dolgu deseni, XY düzlemindeki bükülmeye karşı direnç artışına yardım eder, çünkü bu düzlemde uygulanan herhangi bir bükme kuvveti, liflerde gerilme kuvveti yükü üretecektir. İzotropik Elyaf, daha sonra kaplanacak olan bu düzlem üzerinde kıvrılma mukavemetini arttırmak için sandviç paneller oluşturmak için de kullanılabilir.

Burada fark etmeniz gereken şey, izotropik lifin varsayılan olarak parçanın dışına 2 adet eşmerkezli halka lifini yerleştirmesidir. Bu, en dışta bulunan liflerin her zaman kesintisiz ve parçanın kenarına paralel olarak düzgün bir şekilde güçlendirilmiş bir dış yüzeyi temin eder. İzotropik lif, her parçanın tüm düzlemini güçlendirmek için büyük olsa da, fiber ve zaman açısından pahalıdır ve güçlü parçalar üretmek için her zaman gerekli bir işlem değildir.

TEMEL FİBER YÖNLENDİRME TEKNİKLERİ

Araç kutunuzdaki bu iki fiber yönlendirme seçeneği ile, her iki seçeneği de kullanan ve birleştiren birçok farklı donatı seçeneği vardır. Aşağıdaki teknikler, maliyetlerinizi, malzemelerinizi ve yazdırma sürenizi yalnızca ihtiyacınız olduğunda ve istediğiniz yerde güçlendirmenize olanak sağlayarak yardımcı olabilecek basit püf noktalarıdır.

TEK SANDVİÇ PANEL

Bu yöntem sandviç panel, kompozit tabakanın oluşturduğu yüzey etrafında burulmayı güçlendirmek için yaygın bir kompozit yerleştirme tekniğidir. Bu blog yazısında açıklandığı gibi, bir sandviç panel bir I-kirişin kompozit eşdeğeridir, bir parçanın üst ve alt kısmını oluşturan sert, güçlü bir malzemedir. Üst ve alt düzlemler, çoğu zaman en çok güçlendirilmiş olan, en çok bükülme stresine maruz kalırlar. Parçanın XY düzleminde burulma ile karşılaşacağını biliyorsanız, bu sandviç panel parçanın burulma gücü artıracaktır.

Markforged yazılımda “Fiber Kullan” seçildiğinde otomatik olarak bir sandviç paneli oluşturur. Bununla birlikte, bu sadece parçanızın dikey olarak simetrik olması durumunda uygulanmalıdır, zira parçanızın üst ve alt kısımlarındaki lifleri döşeyecektir. Aşağıdaki resimde, fren kolunun üst kısmının nasıl küçük bir ekstrüzyona sahip olduğunu göz önünde bulundurun, bu nedenle lifin en büyük üst yüzeyin altına eşit bir sandviç panel oluşturmak için elle eklenmesi gerekir. Genel olarak, çok benzer kesit alanlarına sahip tabakalardan oluşan bir sandviç paneline sahip olmak en iyisidir.

•Fren kolundaki sandviç panelin etkili bükülme mukavemeti için dengelenmesi gerekir.

Sandviç panelin düz olması için, güçlendirmek istediğiniz üst ve alt yüzeylerde eşit sayıda izotropik tabaka olduğundan emin olun. Aksi halde, parçanız bir yönde bükülecek ve diğer yönde bükülmeyecek. Bu, bir doğrultuda daha kolay kırılma veya bükülme ile sonuçlanabilir. Her iki yanda ve sandviçin ötesinde daha fazla lif tabakası, ürünü daha güçlü hale getirecek. Parçanızın ortasındaki izotropik fiber katmanlar, parçanın eğilme mukavemeti üzerinde daha az bir etkiye sahip olacaktır, bu nedenle bükme mukavemeti sağlamak için bir parçayı tamamen lifle kaplamak gerekli değildir.

•Bükme gerilmesinin kiriş profili üzerine dağılımı. Eğilmeden kaynaklanan en yüksek yükler, kirişin üst ve alt yüzlerinde meydana gelir, bu nedenle bu alanlar en güçlü şekilde takviye edilmiş olmalıdır.

FİBER CEVRE ( CEPER)

Sandviç panelleme, XY düzlemi etrafındaki gücü arttırırken, bir Fiber Perimetre (Çeper) oluşturmak, parçanızı Z ekseni etrafında daha güçlü hale getirecektir. Parçanızın her katındaki Eş Mekrezli Dolgu seçeneğini kullanarak Z ekseni etrafındaki bükülme gücünü artırabilirsiniz. Daha önce de belirttiğimiz gibi, Eş Merkezli dolgu parçanızın duvarlarını güçlendirir, böylelikle parçanızın içinde bir elyaf perdesi oluşturmak bu duvarları bükmeyi çok daha zorlaştırır. Bu nedenle birçok mühendislik materyali ağırlığı azaltmak, ancak gücü korumak için blok yerine C kanalları veya tüp şeklini kullanır:

Parçanızda bir Fiber Perimetre (çeper) kurmak için, güçlendirmek istediğiniz katmanlara konsentrik (Eş merkezli) dolgu kullanın. Konsentrik (Eş Merkezli) halkaların sayısını artırarak veya konsentrik halkaların kullanıldığı katmanları artırarak, Z ekseni etrafındaki parçanın gücünü artırabilirsiniz. Aşağıdaki fren kolu, Z ekseni etrafında Bükülme gerilmesi ile karşılaşacaktır, bu yüzden her katmanı, sertliği en üst düzeye çıkarmak için 3 halka konsentrik elyafla güçlendirilmiştir. Sandviç panel ile olduğu gibi, parçanın ortası en az bükülme stresi ile karşılaşır, bu yüzden parçanın merkeze kadar halkalarla takviye edilmesine gerek yoktur.

KALIPLAMA

Parçalarınızın her eksende artan bükülme sertliğine sahip olması gerektiğini ya da nasıl yükleneceğini tam olarak bilmiyor musunuz? Bu iki tekniği birleştirerek parçaları her eksende esnetmekten koruyabilirsiniz. Üstte ve altta bir sandviç panel ve arada kalan lif kovanları ile parçanızın eğilme mukavemeti her eksende geliştirilir. Ağır hizmet tipi robotik uygulama için bu motor braketinin güçlü olması gerekir, ancak her yönden bir yüke maruz kalabilir, bu nedenle böyle bir madde her taraftan güçlendirilmelidir.

•Yüksek mukavemetli uygulama için büyük bir motor braketi .

Bu motor braketinin çok sağlam bir parça olması gerekir, bu nedenle 20 tabakalı bir izotropik fiber sandwichPanel (Her yön için 10) eklenmiştir. Bununla birlikte, parçanın üstündeki cıvata deliği ekstrüzyonları nedeniyle, üst panel ayarlanmalıdır ve üst kısmın yanına yerleştirilmelidir

•Temel sandviç panel takviyeli motor braketi.

Alt kısımdaki kol, lifin farklı bölümlerini kontrol etmenize ve her katmanın ne kadar lif olduğunu, en büyük miktarda lifle normalleştirildiğini gösterir. Yukarıdaki resimde, basit bir izotropik sandviç panel için iki fiber takviye bölümünü görebilirsiniz. Artık iki “panel” arasındaki orta bölgeyi seçebilir, bir grup oluşturabilir ve 2 adet eş  merkezli fiber halka ile birlikte elyaf yönlendirmesini Konsentrik Elyaf Dolgu olarak ayarlayabilirsiniz.

•Sandviç paneller arasındaki eş merkezli lifler, parçanın içinde güçlendirilmiş bir lif kabuğu oluşturur.

Bu kısım, hem İzotropik hem de Konsentrik Elyaf Dolgusu kullanılarak bükme işleminde verimli bir şekilde güçlendirilmiştir. Her bir fiber dolgu konfigürasyonunun bir parçayı nasıl güçlendirdiğini anlayarak, gereksiz lifleri boşa harcamadan parça performansını ve baskı süresini iyileştirmek için bunun gibi basit püf noktaları geliştirebilirsiniz. 3D baskı parçalarını güçlendirmek, 3 boyutlu baskının sınırlarını sadece modelleme ve prototipleme için bir araç olarak kullanır ve endüstriyel güç parçalarını elde etmenizi sağlar.

Markforged 3D Yazıcılar benzersiz Sürekli Elyaf Üretim prosesi ile metal mukavemetli parçalar oluşturabilirken, fiber yönlendirme yollarınızı verimli bir şekilde tasarlayarak ve döşeyerek daha fazla üretim maliyeti ve zaman tasarrufu sağlar. Bu takviye taktikleri ile, düşük maliyetle güçlü, uygun maliyetli, hassas parçalar yaratabilirsiniz.

Markforged   Ürünleri hakkında tüm detaylar için  Promakim Deneyimleme Merkezlerini ziyaret edebilir , deneme baskılar alabilir ve detayları  inceleyebilirsiniz..

Yorumlariniz & Gorusleriniz