轻松穿针:最小纤维特征尺寸
Markforged 复合长丝具有令人难以置信的特性,可以为许多 3D 打印部件增加高强度和刚度。然而,与所有制造工艺一样,复合材料增强型 3D 打印更适合某些可以利用特定工艺优势的应用。例如,在 CNC 加工操作中,方形立铣刀可以生产最小宽度的凹槽特征或槽,这受到所选立铣刀直径的限制,因此 CNC 铣刀擅长生产大于最小值的凹槽特征尺寸。
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同样,Markforged 复合长丝在打印时具有固定宽度,并且由于空间限制,只能用于加固超过最小厚度的结构。我们的客户在用复合长丝增强零件时遇到的一个常见设计挑战是,该零件在某个区域具有狭窄的横截面几何形状,这不会为我们的复合长丝留出空间。由于从一开始就考虑其生产过程的能力来设计零件总是更有效,因此我们提出了有关有效设计复合材料增强型 3D 打印零件的最佳实践的便捷指南。
加强线下
Markforged 复合长丝需要能够在零件的外部尼龙壳之间流动,因此为它们留出足够的空间至关重要。在加强薄截面时,您需要在 Eiger 中使用同心纤维环,以确保通过狭窄的几何形状铺设单一纤维路径。您可以通过使用 Eiger 中的“同心纤维”纤维图案来做到这一点,或者使用“各向同性纤维”纤维图案并至少指定一个“同心纤维环”,如果您需要在零件的其他地方进行额外的加固。在下图中,我简单地使用了“同心纤维”图案来添加一条 Kevlar 路径。请注意,指定“同心纤维环”的数量会告诉 Eiger 自动用最多该数量的环来加固零件,如果有空间这样做。
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如果被加固部件的横截面允许形成连续的环(如上图所示),则可以铺设单条纤维路径来加固部件。纤维路径的宽度约为 1 毫米,并且由于纤维两侧有两个尼龙壳路径,可增强的最小部件厚度约为 2.9 毫米。如果您希望用复合纤维增强截面,这是您应该在设计中包含的最小尺寸。
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拐弯抹角
但是,从零件主体突出并仅在一端连接到零件的薄截面呢?例如,这种情况在叶片、涡轮叶片或螺旋桨中很常见。在这种情况下,光纤必须自身折回以形成同心环。
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在这种情况下,两条光纤路径需要适合投影特征。正如我们之前提到的,每条光纤路径大约为 1 毫米,因此投影特征的最小宽度为 3.8 毫米。
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进一步应用
上述投影的经验法则对于在投影的关键点(即链轮和齿轮)投影需要光纤的特征最重要。为了使齿轮的齿从根部到齿尖都得到适当的纤维增强,它必须比齿尖处的最小阈值 3.8 mm 宽。
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在较小的齿轮和链轮的情况下,纤维通常可以帮助加强齿,但可能无法一直安装到尖端。这仍然会导致齿轮比纯塑料齿轮更坚固,但沿齿的局部强度可能比预期的要弱。
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总之,用纤维适当地加固零件:
- 连接到两端较大部分的薄区域的最小部分宽度为 2.9 毫米
- 突出特征的最小零件宽度为 3.8 毫米
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