効率的なファイバールーティングテクニックパート2：高度なルーティングオプション

編集者注：これは、Markforged3Dプリンターを使用した効率的なファイバールーティング技術に関するシリーズのパート2です。プリンタに不慣れで、詳細を知りたい場合は、こちらからお問い合わせください。効率的なファイバールーティング技術を理解するには、ここでパート1をお読みください。

高度なファイバールーティング技術

3D印刷用の設計は、他の製造プロセス用の設計と同じくらいの作業が必要です。特に、当社の高強度3Dプリンターでは、製造方法が不可欠であることを考慮してください。一部のプロセスに非常に適しているジオメトリとテクニックがあり、他のプロセスにはあまり適していません。独自のファイバールーティング方法を効率的かつ効果的に使用して、3Dプリントパーツの強度を高める方法を検討することをお勧めします。先週は、サンドイッチパネル、周囲の補強、砲撃など、いくつかの基本的なファイバールーティング手法について説明し、さまざまな補強オプションの機能とその使用方法について説明しました。この投稿では、先週の投稿のいくつかの概念を拡張して、より高度なファイバールーティング技術を使用してパーツを強化する方法を示します。

特定の強度方向に最適化

同心補強は部品の周囲を繊維で補強しますが、特定の方向または荷重シナリオでは補強が必要になる場合があります。多くの場合、印刷するパーツは、既知の荷重条件に基づいて特定の領域で強度を必要とします。 「繊維角度」オプションを使用して繊維をその方向に整列させることにより、部品の強度を効率的に向上させることができます。

従来の複合材料は、複合繊維の多くの層で構成されており、各層で繊維は特定の方向、つまり「繊維角度」に配置されています。複合繊維の均一なシートを作成するために、各層は前の層から特定の角度だけ回転し、最終的に複合シート全体が準等方性になります。

繊維のシートを絶えず回転させる代わりに、特定の方向に強度が必要な場合は、すべてを1つまたはいくつかの重要な方向に揃えることができます。繊維は部品の荷重条件に合わせて整列するため、その方向の強度について部品が最適化されます。下の部分はドローンアームで、主にアームの長さに沿って補強して、アームが曲がらないようにする必要があります。デフォルトでは、等方性の塗りつぶしで補強して準等方性の織り方をシミュレートすると、繊維の角度が回転します。

このパーツを効率的に補強するために、等方性の塗りつぶしパーツの設定を編集し（外部ビューまたは内部ビューのいずれかで）、すべての強化レイヤーの繊維角度を0に設定できます。これは、繊維のグループまたは単層。これにより、アームの長さに沿ったパーツの剛性が最大化されます。

この手法は複数の方向に拡張することもできます。補強が必要な2つの主要な方向がある場合は、繊維の角度を2つの方向の間で回転するように設定して、パーツを両方向に強くすることができます。

ファイバーストライピング

ファイバーストライピングでは、XY平面で曲げる部分をさらに補強するために、複数の積み重ねられたサンドイッチパネルが必要になります。断面がかなり一定の厚い部品がある場合は、繊維ストライピングを使用して、サンドイッチパネルを重ね合わせて部品をさらに補強し、繊維の補強をより安定させ、ねじり強度を大幅に高めることができます。

選択的補強

ファイバーストライピングとシェルは通常、全体でかなり一貫した断面を持つパーツに最適ですが、等間隔のファイバーストライプで補強するよりも、パーツの特定のセクションまたは機能を補強する方が理にかなっている場合があります。このような場合、サンドイッチパネルを均一に保つために、いくつかの考慮事項を考慮する必要があります。以下の部分、顧客のSTS Turboからのオートバイ用のリアフットペグマウントを、ライダーの足がリアタイヤサスペンションに近づきすぎないようにするトップウィングピースと耐荷重マウントの2つのセクションに分解できます。セクション、フットペグを取り付け、バイクの残りの部分に取り付けるためのボルト穴があります。

パーツは剛性があり、曲がりにくい必要がありますが、標準のサンドイッチパネルでは、必要な方法でパーツを補強できません。最上層と最下層にファイバーを追加すると、サンドイッチパネルが不均一になり、パーツが破損します。この問題を回避するために、サンドイッチパネルの2つの均等なセクションを作成できます。1つはパーツの「フットガード」セクションを挟み、もう1つはパーツの取り付けブラケットセグメントを挟みます。これは選択的補強として知られています。補強が必要な特定の領域を定義し、各領域の境界となるサンドイッチパネルが確実に存在するようにします。

次に、パーツをボルト穴の周囲でさらに補強して、パーツの強度を局所的に向上させ、パーツの上部にあるフットペグスペーサーナブにボルトで固定するフットペグにかかる​​重量を支える必要があります。

組み合わせ

Eigerが提供するレイヤーレベルの制御の細分性により、複数の方法で効率的に補強できます。これらの方法はすべて、補強のガイドラインとして機能し、さまざまな方法で一緒に使用できます。先週の投稿では、等方性および同心円状の充填による砲撃がどのように強力な部品を確保できるかについて説明しました。同様の手順をこれらの手法で実装できます。

上で使用したフットペグマウントの例は、選択的な補強で面内曲げに抵抗するための効率的なファイバールーティング方法ですが、信頼性が高く堅牢なソリューションには、より多くの強度が必要になる場合があります。ピースのウィングセクションは耐荷重性ではありませんが、面内曲げに耐える必要があります。一方、取り付けパターンのあるセクションは、フットペグがの重量を支えるため、それを押さえているボルトからの圧縮荷重とねじり荷重を受けます。ライダー。座ぐり穴の下に層のセクションを追加して、ボルト穴を補強します。ファイバーのこのセクションは、その領域内で比較的中央に配置されているため、サンドイッチのバランスをとるための別のレイヤーは必要ありません。

次に、前回の投稿で説明したように、パーツの下部をシェル化して、Z軸を中心に曲げる強度を向上させ、ライダーの体重に耐えられるようにします。最後に、パーツ上部のこぶに同心繊維補強を追加します。これにより、フットペグをボルトで固定した後のパーツの圧縮強度が向上し、パーツのねじれ強度が向上して、フットペグがねじれて穴から外れるのを防ぎます。

現在、この一連の投稿で取り上げられているいくつかの異なるファイバールーティング手法を使用して、パーツが選択的に強化されています。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。ファイバールーティングの直感性を向上させることができたと思います。

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