積層造形格子構造の機械的特性について学んだことトップ 3

イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の研究者チームが実施した最近の研究では、付加製造パーツの成功は、ビルドの成功にかかっていることが示されています。

最近の進歩により、アディティブ マニュファクチャリング (AM) は、迅速な生産速度、高い空間解像度、および強力な材料を可能にしましたが、建築格子材料に提供される設計の自由度は、その最も魅力的な利点の 1 つと見なすことができます。

格子構造の機械的特性を理解することは、AM の可能性を解き放つ上で重要な役割を果たします。研究が示すように、3D プリントは、機械に接続して「印刷」するほど簡単ではありません。格子設計とアディティブ技術で作られたパーツは、従来のプロセスで作られたパーツと同じか、場合によってはそれより優れていますが、これらのパーツのスケーラビリティと信頼性を確保するには、アディティブ マニュファクチャリング エンジニアリングと専門知識が必要です。

最近、Fast Radius はイリノイ大学と協力して、AM ラティス パーツを繰り返し大規模に製造できるかどうかを判断しました。格子製造の真の能力を理解することを目的としたこの研究では、強度と完全性をテストするために、4 つの異なる格子設計タイプと 3 つの異なる材料を使用して 50 以上の部品を製造しました。 Fast Radius は、この研究をサポートするために、製造エンジニアリングの専門知識と製造能力を提供しました。これは、付加的に製造された格子構造をテストおよび検証する、これまでに発表された最大の研究です。

調査全体には重要なデータと洞察が詰め込まれていますが、エンジニアと設計者が注目すべき 3 つの主な調査結果がありました。これらの調査結果は、AM 部品の精度、格子特性の機械的挙動、および故障解析の必要性に関連しています。

1) 生産グレードの積層造形装置で作成された格子構造は非常に正確です。

製造された 50 個の部品のそれぞれに、何百もの個別の幾何学的特徴がありました。チームは高度なスキャン技術を使用して、これらの部品の 1,600 以上の特徴を測定し、精度を確保しました。

調査結果: これらの印刷された部品の測定は、その精度が工業基準を満たしていることを示しました。これは、付加的に製造された格子が再現可能であり、産業グレードの生産に合わせてスケーリングできるという考えを補強します.

2) AM 部品の機械的特性は予測どおりに動作します。

格子を使用して設計された部品が設計要件を満たすことができることを確認するために、部品の剛性と強度を含む機械的特性がテストおよび測定されました。

調査結果: 一般に、テストされたパーツは、工学理論と予測に基づいて予想どおりに動作しました。場合によっては、特定の部品が最大 7% 弱くなっています。印刷されたパーツのこれらの固有の特性を理解することで、設計者はパーツの向きやサポートなどのプロセス変数を考慮してパーツの形状を調整できます。

3) 障害分析は、AM の設計において重要な部分です。

特定の部品が故障した場合、チームはその部品が故障した方法と理由を分析できました。さまざまな故障メカニズムが働いていることが判明しており、特定の故障は形状、方向、および材料特性に依存しています。

調査結果: 格子部品の機械的強度は、各部品固有の破壊メカニズムに依存します。故障メカニズムが理解されると、エンジニアはそれに応じて格子設計を選択できます。

格子設計の強みを理解することは、アディティブ マニュファクチャリングで新たな機会を切り開くための最初のステップです。記事「3D プリントされた格子について:パフォーマンスと設計に関する考慮事項」を読んで、独自のプロジェクトに格子設計を実装してください。

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