Techniques de routage de fibre efficace, partie 2 :Options de routage avancées

Note de l'éditeur :il s'agit de la deuxième partie d'une série sur les techniques de routage de fibres efficaces à l'aide de l'imprimante 3D Markforged. Si vous ne connaissez pas l'imprimante et souhaitez en savoir plus, veuillez nous contacter ici. Pour vous familiariser avec les techniques de routage de fibre efficaces, n'hésitez pas à lire la première partie ici !

Techniques avancées de routage de fibre

Concevoir pour l'impression 3D demande autant de travail que concevoir pour tout autre processus de fabrication, et surtout avec notre imprimante 3D haute résistance, étant donné que votre méthode de fabrication est essentielle. Certaines géométries et techniques sont très bien adaptées à certains processus et d'autres moins. La semaine dernière, nous avons couvert certaines techniques de base de routage des fibres, y compris les panneaux sandwich, le renforcement du périmètre et le coque, décrivant ce que font les différentes options de renforcement et comment les utiliser correctement. Dans cet article, je développerai certains des concepts de l'article de la semaine dernière pour montrer comment rendre vos pièces plus solides avec des techniques de routage de fibre plus avancées.

Optimisation pour une direction spécifique de la force

Alors que le renforcement concentrique renforcera avec de la fibre autour du périmètre de la pièce, il est parfois nécessaire de renforcer pour une direction ou un scénario de chargement spécifique. Dans de nombreux cas, les pièces que vous imprimez nécessitent une résistance dans certaines zones en fonction d'une condition de chargement connue. Vous pouvez améliorer efficacement la résistance de votre pièce en alignant les fibres dans cette direction à l'aide de notre option « angles de fibres ».

Les composites traditionnels sont composés de plusieurs couches de fibres composites, et dans chaque couche, les fibres sont disposées dans une direction particulière, ou "angle de fibre". Pour créer une feuille uniforme de fibre composite, chaque couche est tournée d'un angle spécifique par rapport à la précédente jusqu'à ce que l'ensemble de la feuille composite soit quasi-isotrope.

Si vous avez besoin de force dans une direction particulière, au lieu de faire tourner constamment les feuilles de fibres, vous pouvez les aligner toutes dans une ou plusieurs directions clés. Les fibres s'alignent avec les conditions de charge de la pièce, optimisant ainsi la résistance de la pièce dans cette direction. La partie ci-dessous est un bras de drone, nécessitant principalement un renforcement sur toute la longueur du bras pour l'empêcher de se plier. Par défaut, les angles des fibres pivoteront lorsque vous renforcerez avec un remplissage isotrope pour simuler un tissage quasi-isotrope.

Afin de renforcer efficacement cette pièce, vous pouvez modifier les paramètres d'une pièce de remplissage isotrope (en vue externe ou interne) et définir les angles de fibre de chaque couche renforcée sur 0. Vous pouvez le faire pour un groupe de fibres ou pour un une seule couche. Cela maximise la rigidité de la pièce sur toute la longueur du bras.

Cette technique peut également être étendue à plusieurs directions - s'il y a deux directions principales qui nécessitent un renforcement, vous pouvez définir les angles de fibre pour qu'ils pivotent entre les deux directions pour rendre la pièce solide dans les deux directions.

Rayures de fibre

Le rayage des fibres implique plusieurs panneaux sandwich empilés pour renforcer davantage la pièce en flexion sur le plan XY. Si vous avez une pièce plus épaisse avec une section transversale assez cohérente, vous pouvez utiliser des bandes de fibres pour rigidifier davantage la pièce avec des panneaux sandwich superposés pour lui donner un renforcement en fibres plus homogène et beaucoup plus de résistance à la torsion.

Renforcement Sélectif

Alors que les rayures et les coques en fibre fonctionnent généralement mieux pour les pièces avec des sections transversales assez cohérentes, il est parfois plus judicieux de renforcer des sections ou des caractéristiques spécifiques de la pièce plutôt que de renforcer avec des rayures de fibre régulièrement espacées. Dans ces cas, certaines considérations doivent être prises en compte pour que vos panneaux sandwich restent uniformes. Nous pouvons décomposer la partie ci-dessous, un support de repose-pied arrière pour une moto du client STS Turbo, en deux sections :la pièce d'aile supérieure, empêchant le pied du pilote de s'approcher trop près de la suspension du pneu arrière, et le support porteur section, avec des trous de boulons pour monter le repose-pieds et pour monter sur le reste du vélo.

La pièce doit être rigide et résistante à la flexion, mais un panneau sandwich standard ne renforcera pas la pièce de la manière dont nous avons besoin - l'ajout de fibres aux couches supérieures et inférieures créera un panneau sandwich inégal et entraînera une défaillance de la pièce. Pour contourner ce problème, nous pouvons créer deux sections régulières de panneau sandwich - une prenant en sandwich la section "garde-pieds" de la pièce et une prenant en sandwich le segment de support de montage de la pièce. C'est ce qu'on appelle le renforcement sélectif - nous définissons des régions spécifiques qui nécessitent un renforcement et veillons à ce qu'il y ait même des panneaux sandwich délimitant chaque région.

La pièce doit ensuite être renforcée autour des trous de boulons, pour améliorer la résistance de la pièce localement et pour supporter le poids appliqué au repose-pied, qui se boulonne sur l'écrou d'espacement du repose-pied en haut de la pièce.

Combinaisons

La granularité de contrôle au niveau de la couche fournie par Eiger vous permet de renforcer efficacement de plusieurs manières - toutes ces méthodes servent de lignes directrices pour le renforcement et peuvent être utilisées ensemble de nombreuses manières différentes. Dans l'article de la semaine dernière, j'ai décrit comment le bombardement avec un remplissage isotrope et concentrique peut assurer une pièce plus solide, et des procédures similaires peuvent être mises en œuvre avec ces techniques.

L'exemple de montage de repose-pieds que j'ai utilisé ci-dessus est une méthode de routage de fibre efficace pour résister à la flexion dans le plan avec un renforcement sélectif, mais peut nécessiter plus de résistance pour une solution fiable et robuste. La section d'aile de la pièce n'est pas porteuse mais doit résister à la flexion dans le plan, tandis que la section avec le modèle de montage subira des charges de compression des boulons qui la maintiennent et des charges de torsion car le repose-pieds supportera le poids de la cavalier. Je vais ajouter une section de couches sous le trou contre-alésé pour renforcer les trous de boulons. Cette section de fibre est relativement centrée dans sa région, donc une autre couche pour équilibrer le sandwich n'est pas nécessaire.

Ensuite, je vais décortiquer la région inférieure de la pièce pour améliorer sa résistance à la flexion autour de l'axe Z pour aider à résister au poids du cycliste, comme je l'ai décrit dans notre article précédent. Enfin, je vais ajouter un renfort de fibres concentriques au nœud en haut de la pièce. Cela améliore la résistance à la compression de la pièce une fois que le repose-pied est boulonné et améliore la résistance à la torsion de la pièce, empêchant le repose-pied de se serrer vers le bas et hors du trou.

Maintenant, la pièce est renforcée de manière sélective à l'aide de quelques techniques de routage de fibre différentes couvertes dans cette série de messages. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à nous le faire savoir, et j'espère que nous avons pu vous aider à améliorer votre intuition en matière de routage de fibre !

Si vous ne possédez pas actuellement d'imprimante Markforged mais que vous souhaitez en voir une en action, n'hésitez pas à demander une démo et essayez notre Logiciel Eiger ici .