Impression 3D du lien le plus fort

Note de l'écrivain :aucune machinerie lourde n'a été endommagée lors de la création de cet article de blog. On ne peut pas en dire autant des prototypes discutés ci-dessous — nous nous sommes beaucoup trop amusés à les casser !

Les stagiaires d'été chez Markforged ont d'excellentes opportunités de travailler sur la technologie d'impression 3D avancée, et l'un des grands avantages de notre environnement de travail est la liberté de laisser s'épanouir leur créativité, tout en profitant de notre vaste parc d'imprimantes interne. L'été dernier, deux de nos stagiaires voulaient repousser les limites de nos matériaux et voir combien de poids ils pouvaient soulever avec un seul maillon de chaîne renforcé de fibres de carbone. Ils ont ciblé le levage d'un camion de ciment de 10 tonnes comme objectif de leur conception, estimant qu'une imprimante 3D de qualité industrielle devrait être capable de soulever un véhicule industriel.

Leur conception initiale était un maillon basé sur une chaîne à maillons ovale typique représentée dans l'image ci-dessous. Ce type de chaîne est une géométrie extrêmement courante et c'était donc un point de départ naturel dans le processus de conception. Le lien a été dimensionné pour les essais de traction dans une machine d'essai universelle (UTM) Instron 5582 d'une capacité de 100 kN située à l'Olin College of Engineering. La capacité de charge élevée de la machine nous a permis de tester n'importe quel maillon de chaîne imprimé en 3D avec le poids d'un camion de ciment sans mettre en danger aucune machinerie lourde.

En guise de remarque complètement tangentielle, si vous n'avez jamais vu comment la chaîne est produite, c'est un exemple fascinant d'ingénierie de fabrication intelligente, et cette vidéo de How It's Made est absolument fascinante.

Lorsque nos stagiaires ont commencé à tester certains prototypes initiaux, ils ont rapidement découvert que ce qui fonctionnait pour l'acier trempé ne fonctionnait pas nécessairement pour la fibre de carbone. Étant donné que le maillon de chaîne a été entièrement produit à partir de fibres concentriques, le renfort en fibre de carbone a principalement résisté aux forces dans le sens de la traction uniquement, et lorsque la chaîne était étirée, les côtés de la chaîne avaient tendance à se plier l'un vers l'autre, provoquant la défaillance du maillon de chaîne. beaucoup plus tôt qu'il n'aurait dû l'être (pour en savoir plus sur la conception avec nos types de remplissage de fibres à haute résistance, consultez nos articles ici et ici). Les maillons de chaîne en acier n'ont pas tendance à échouer de la même manière car ils ont des propriétés beaucoup moins directionnelles ou anisotropes que le maillon en fibre de carbone.

Pour lutter contre cette défaillance prématurée, ils ont ajouté un élément de renfort central pour empêcher les côtés de flamber. Enfin, ils ont lancé ce qui s'est avéré être une impression de 72 heures impliquant six bobines de fibre de carbone pour la version finale.

Je pourrais vous dire ce qui s'est passé lorsque nous l'avons monté dans l'Instron, mais vous aurez beaucoup plus de plaisir à regarder.

Le dernier maillon s'est cassé à 50 lb en dessous de la capacité de charge maximale de l'UTM Instron et aurait réussi à soulever un camion de ciment (bien qu'avec un facteur de sécurité technique inférieur à celui de votre propriétaire de camion de ciment typique se sentirait probablement à l'aise de hisser son camion avec) . C'est un témoignage des matériaux à haute résistance de qualité industrielle avec lesquels une imprimante Markforged crée des pièces fonctionnelles.

Vous voulez imprimer le vôtre ? Apprenez-en plus sur le Mark Two ici ou récupérez les fichiers STL ci-dessous !

Fichier STL