Il Dr. Adrian Bowyer dimostra come i tubi cavi rendano più forti le stampe 3D
Tra le migliori ricompense per la creazione di una solida community in qualsiasi settore è la diversità e il volume di nuove tecniche, design e metodologie condivise da così tante diverse fonti in tutto il mondo, che si tratti di un ricercatore ben pagato in una grande stampa 3D ditta, un ricercatore poco retribuito in un’università, o un creatore in un garage. L’organizzazione che è probabilmente la più responsabile per quel senso di comunità nello spazio di stampa 3D è il progetto RepRap, e ci hanno appena dato un’altra pepita di saggezza. Il Dr. Adrian Bowyer di RepRap Ltd ha scritto una macro di FreeCAD Python che inserisce casualmente cilindri vuoti e angolati attraverso un modello digitale per aumentare la forza del pezzo per la stampa 3D.
Generalmente, più una parte è solida, più è forte. Quindi l’aggiunta di tubi cavi in tutta la parte sembra un modo poco intuitivo per rafforzarla. La teoria alla base di questo si basa sul modo in cui il riempimento viene generato tagliando i programmi; il riempimento è l’interno di una stampa 3D che non può essere visto, ed è una misura della densità / solidità spaziale. Le stampe 3D su FDM (modellazione deposizione fusa) di solito non sono stampate a tinta unita perché non è efficiente farlo, costando più tempo e materiale.
Pertanto, i programmi di taglio riempiono l’interno delle stampe 3D con la maggior parte dell’aria generando modelli di griglie quadrate, triangoli o a nido d’ape, il più popolare. Gli utenti impostano la densità di riempimento come percentuale, con lo 0% che crea una parte che è un guscio completamente vuoto e il 100% che crea una parte totalmente solida. La maggior parte delle stampe 3D ha una resa compresa tra il 15% e il 30% in quanto è una bella combinazione di luce e forza. Uno dei punti deboli della maggior parte delle affettatrici è che è possibile applicare una sola densità di riempimento a una parte; la densità è sempre uniformemente dispersa in tutta la stampa 3D.
Sfortunatamente, lo stress meccanico è molto raramente disperso uniformemente in quella stampa 3D. Lo stress è generalmente maggiore nelle aree specifiche in cui viene applicato il peso o la pressione. Aumentare la forza di tali punti stressati aumentando la densità dell’intera parte aumentando la densità dell’intera parte e utilizzando più materiale di quanto tecnicamente richiesto. Il Dr. Bowyer voleva aggiungere densità in aree selezionate, ei cilindri cavi lo ottenevano grazie alla plastica usata per creare le pareti dei tubi. Mentre i tubi sono essi stessi cavi, le loro pareti sono solide. L’inclinazione dei tubi diffonde la solidità su più assi e offre anche una certa protezione contro la delaminazione (la separazione degli strati).
Per verificare se i tubi effettivamente aumentano la resistenza, Dr. Bowyer 3D ha stampato due versioni della stessa parte: una con tubi cavi aggiunti al punto di tensione (come determinato dallo strumento di analisi ad elementi finiti di FreeCAD (FEA)) e uno senza. Lo stesso peso è stato applicato ad entrambi e, sicuramente, quello con i tubi era il 54% più resistente alla flessione. Stampando entrambe le parti con il 20% di riempimento, il confronto è illuminante ma incompleto. L’aggiunta dei tubi aumenta l’utilizzo di plastica di quella parte, quindi un confronto più equo sarebbe quello di aumentare il riempimento del pezzo senza i tubi per abbinare l’uso di plastica di quello con i tubi. È probabile che i risultati favoriscano ancora fortemente i tubi, ma sarebbe bello sapere per la scienza.
Il dottor Bowyer progetta di scrivere una sceneggiatura che inserirà automaticamente i tubi in cui lo strumento FEA indica punti di stress. Alcuni affettatrici come Simplify3D hanno già attuato mezzi per aumentare il riempimento di diverse aree di una parte, ma solo verticalmente, che è solo così utile. Vedere lo script del dottor Bowyer applicato direttamente a un’affettatrice sarebbe un aggiornamento importante.
