Les 3 principales choses apprises sur les propriétés mécaniques des structures en treillis fabriquées de manière additive

Une étude récente menée par une équipe de chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign montre que le succès d'une pièce fabriquée de manière additive dépend du succès de la fabrication.

Avec les progrès récents, la fabrication additive (FA) a permis des vitesses de production rapides, une résolution spatiale élevée et des matériaux solides, mais la liberté de conception qu'elle offre pour les matériaux en treillis architecturés peut être considérée comme l'un de ses avantages les plus attrayants.

La compréhension des propriétés mécaniques des structures en treillis joue un rôle clé dans la libération du potentiel de la FA. Comme le montre l'étude, l'impression 3D n'est pas aussi simple que de brancher une machine et d'appuyer sur "imprimer". Les pièces fabriquées avec la conception en treillis et la technologie additive sont tout aussi bonnes, voire parfois meilleures, que les pièces fabriquées avec des procédés traditionnels, mais il faut une ingénierie et une expertise en fabrication additive pour assurer l'évolutivité et la fiabilité de ces pièces.

Récemment, Fast Radius a collaboré avec l'Université de l'Illinois pour déterminer si les pièces en treillis AM pouvaient être fabriquées de manière répétée et à grande échelle. Visant à comprendre les véritables capacités de fabrication de treillis, cette étude a impliqué la fabrication de plus de 50 pièces en utilisant quatre types de conception de treillis différents et trois matériaux différents pour tester leur résistance et leur intégrité. Fast Radius a fourni l'expertise en ingénierie de fabrication et la capacité de fabrication pour soutenir cette recherche. Il s'agit de la plus grande étude jamais publiée qui teste et valide les structures en treillis fabriquées de manière additive.

L'ensemble de l'étude regorge de données et d'idées importantes, mais les ingénieurs et les concepteurs doivent noter trois conclusions principales. Ces résultats concernent la précision des pièces AM, le comportement mécanique des propriétés du réseau et la nécessité d'une analyse des défaillances.

1) Les structures en treillis réalisées sur des équipements de fabrication additive de qualité production sont extrêmement précises.

Chacune des 50 pièces fabriquées avait des centaines de caractéristiques géométriques individuelles. L'équipe a utilisé une technologie de numérisation sophistiquée pour mesurer plus de 1 600 éléments dans ces pièces afin de garantir leur précision.

Le résultat : Les mesures de ces pièces imprimées ont montré que leur précision était conforme aux normes industrielles. Cela renforce l'idée que les réseaux fabriqués de manière additive sont à la fois reproductibles et capables de s'adapter à une production de qualité industrielle.

2) Les propriétés mécaniques des pièces AM se comportent de manière prévisible.

Afin de s'assurer que les pièces conçues à l'aide de treillis pouvaient répondre aux exigences de conception, les propriétés mécaniques ont été testées et mesurées, y compris la rigidité et la résistance des pièces.

Le résultat : En général, les pièces testées se sont comportées de la manière attendue sur la base de la théorie et de la prédiction de l'ingénierie. Dans certains cas, certaines parties étaient plus faibles jusqu'à sept pour cent. En comprenant ces caractéristiques uniques des pièces imprimées, les concepteurs peuvent personnaliser les géométries des pièces qui tiennent compte des variables de processus, telles que l'orientation et le support des pièces.

3) L'analyse des défaillances est un élément essentiel de la conception pour la FA.

Lorsque certaines pièces échouaient, l'équipe était en mesure d'analyser comment et pourquoi la pièce avait échoué. Différents mécanismes de défaillance ont été trouvés en jeu, et les défaillances spécifiques dépendent de la géométrie, de l'orientation et des propriétés du matériau.

Le résultat : La résistance mécanique d'une pièce en treillis dépend du mécanisme de rupture propre à chaque pièce. Lorsque les mécanismes de défaillance sont compris, les ingénieurs sont en mesure de sélectionner les conceptions de treillis en conséquence.

Comprendre la force de la conception en treillis est la première étape pour ouvrir de nouvelles opportunités avec la fabrication additive. Lisez notre article "Comprendre les treillis imprimés en 3D :Considérations sur les performances et la conception" pour commencer à mettre en œuvre la conception de treillis dans vos propres projets.

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