Impressão em 3D do elo mais forte

Nota do escritor:nenhuma máquina pesada foi danificada durante a produção desta postagem do blog. O mesmo não pode ser dito de nenhum dos protótipos discutidos abaixo - nos divertimos muito quebrando-os!


Os estagiários de verão na Markforged têm oportunidades incríveis de trabalhar com tecnologia de impressão 3D avançada, e um dos grandes benefícios de nosso ambiente de trabalho é a liberdade de deixar sua criatividade florescer, enquanto aproveita nossa grande fazenda interna de impressoras. No verão passado, dois de nossos estagiários queriam forçar os limites de nossos materiais e ver quanto peso eles poderiam levantar com um único elo de corrente reforçado com fibra de carbono. Eles tinham como meta o levantamento de um caminhão de cimento de 10 toneladas para seu projeto, argumentando que uma impressora 3D de força industrial deveria ser capaz de levantar um veículo industrial.


Seu projeto inicial era um elo baseado em uma corrente de elos oval típica retratada na imagem abaixo. Este tipo de corrente é uma geometria extremamente comum e por isso foi um ponto de partida natural no processo de design. O link foi dimensionado para teste de tração em uma Máquina de Testes Universal Instron 5582 (UTM) de 100 kN, localizada no Olin College of Engineering. A alta capacidade de carga da máquina nos permitiu testar quaisquer elos de corrente impressos em 3D com o peso de um caminhão de cimento sem colocar em risco qualquer maquinário pesado.


Como uma nota lateral completamente tangencial, se você nunca viu como a corrente é produzida, é um exemplo fascinante de engenharia de manufatura inteligente, e este vídeo de How It’s Made é absolutamente hipnotizante.


Quando nossos estagiários começaram a testar alguns protótipos iniciais, eles rapidamente descobriram que o que funciona para aço endurecido não necessariamente funciona para fibra de carbono. Uma vez que o elo da corrente foi produzido inteiramente a partir do preenchimento de fibra concêntrica, o reforço de fibra de carbono resistiu principalmente às forças na direção de tração apenas e, conforme a corrente foi esticada, os lados da corrente tenderam a dobrar em direção ao outro, fazendo com que o elo da corrente falhasse muito antes do que deveria (para saber mais sobre como projetar com nossos tipos de preenchimento de fibra de alta resistência, consulte nossas postagens aqui e aqui). Os elos da corrente de aço não tendem a falhar da mesma forma, uma vez que têm propriedades muito menos direcionais ou anisotrópicas do que o elo de fibra de carbono.


Para combater essa falha prematura, eles adicionaram um membro de reforço central para evitar que os lados se dobrem. Finalmente, eles deram início ao que acabou sendo uma impressão de 72 horas envolvendo seis carretéis de fibra de carbono para a versão final.


Eu poderia dizer o que aconteceu quando o montamos no Instron, mas você se divertirá muito mais assistindo.

O elo final quebrou a 50 libras abaixo da capacidade de carga máxima do Instron UTM e teria tido sucesso em içar um caminhão de cimento (embora com um fator de segurança de engenharia menor do que o proprietário de um caminhão de cimento típico provavelmente se sentiria confortável em içar seu caminhão) . É uma prova do nível industrial de materiais de alta resistência com os quais uma impressora Markforged cria peças funcionais.


Quer imprimir o seu? Saiba mais sobre o Mark Two aqui ou pegue os arquivos STL abaixo!


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