Ребята из RepRap Ltd выпустили новый скрипт, который генерирует очень крепкие балки для 3D-печати.

 



Вдохновленные доступностью ленточных 3D-принтеров, они разработали скрипт для создания 3D-моделей длинных балок. Ленточные 3D-принтеры предназначены для работы с моделями теоретически бесконечной длины, поскольку ремень постоянно переворачивается, чтобы обеспечить большую «поверхность для печати». Одним из наиболее часто используемых 3D-образцов для испытаний на ленточных принтах являются балки, потому что они часто превышают длину самого принтера.

Но полезны ли эти балки? Насколько прочными они могут быть с материалом, наиболее часто используемым в ленточных 3D-принтерах: PLA?

 

Адриан Бойер и команда RepRap Ltd решили разработать конструкцию, которая могла бы производить прочную балку с использованием минимального количества материала. Они объясняют:

«Мы думали, что напишем программу Python FreeCAD для генерации параметрических балок, более подходящих для 3D-печати, используя тот факт, что сложность более или менее управляема с этой технологией, и что ленточные принтеры с бесконечным Z могут печатать множество выступающих форм без поддержки. В результате получается балка, которая по жесткости не уступает стальной балке того же веса».

Сценарий Python просто требует ввода длины, ширины, высоты и толщины балки, а также диаметра и количества отверстий для болтов на концах.

Их конструкция основана на тетраэдрах, «самой прочной форме», поскольку весь центральный сегмент сформированного луча разбивается на тетраэдры. Они объясняют дизайн:

«Центральная часть состоит из ряда открытых ящиков, каждый из которых разбит на тетраэдры. Это фактически означает, что вся форма построена из тетраэдров - самая прочная форма - а также что большая часть материала находится на внешних гранях, что дает высокий второй момент площади поперечного сечения для сопротивления изгибу во всех направлениях. Диагонали расположены под углом, так что ленточный принтер с перемещением по оси Z на 45o может напечатать всю структуру без поддержки».

Балки бесполезны, если они не могут быть прикреплены к чему-либо, и поэтому сгенерированный дизайн включает точки крепления на каждом конце. В этих точках есть отверстия для болтов, которые, например, позволяют прикреплять балки друг к другу.

Другой интересной особенностью конструкции является то, что центральный сегмент полностью очищен от материала, а это означает, что можно легко разместить кабелепровод, проводку, водопровод или другие компоненты приложения.

 

 

RepRap Ltd изготовила балку из PLA по сценарию и проверила её прочность на изгиб. Они обнаружили, что характеристики сгенерированной балки были равны характеристикам эквивалентной сплошной балки из стали.

Конечно, балка из PLA физически больше, чем эквивалентная стальная балка из-за плотности материала. Однако сгенерированная балка более функциональна, поскольку включает в себя точки крепления и пространство для кабелепровода.

Код скрипта Python был опубликован на GitHub для всех, кто может использовать его с FreeCAD. Однако есть проблема с FreeCAD в том, что он не может создавать круглые отверстия для болтов. Хотя Адриан Бауэр предоставил обходной путь для этой проблемы, кажется, что может быть лучший подход.

В репозитории GitHub также есть недавно добавленный эквивалентный скрипт OpenSCAD, который правильно генерирует отверстия для болтов.

Я пробовал скрипт OpenSCAD, и он работает довольно быстро. Он дает именно то, о чем вы просите, поскольку я создал несколько разных конструкций балок, некоторые из которых были довольно глупыми, например, этот:

 

 

 

Здесь нужно отметить пару моментов.

Во-первых, если вам нужна балка, этот сценарий - отличный метод очень быстрого создания сложной конструкции балки. Многие проекты могут использовать эту возможность, особенно те, которые связаны с более крупными структурами. Обратите внимание, что для печати 3D-моделей вам не нужен поясной 3D-принтер; балки можно распечатать на любом устройстве, соответствующем их размеру.

Во-вторых, этот скрипт - отличная демонстрация важности программного обеспечения над оборудованием в 3D-печати. Этот сценарий эффективно решил проблему с материалами, создав оригинальный дизайн. Несмотря на то, что важно добиваться лучших материалов, есть также основания сделать передовые 3D-проекты более доступными, чтобы в полной мере использовать технологию 3D-печати с использованием передового программного обеспечения.

 

Файлы можно скачать здесь.

 

Источник: https://www.fabbaloo.com/news/pla-stronger-than-steel-new-script-generates-3d-printable-beams