Текст для презентации (14.04.21). Слай Слай Уже сейчас 3D печать изделий из пластмассы широко применяется в крупных авиационнокосмических компаниях, но в большинстве случаев изделия не несут на себе нагрузку и применяться для облегчения конечного изделия или удешевления производства.
 Скачать 19.98 Kb.
|
|
Слайд2. Слайд3. Уже сейчас 3D печать изделий из пластмассы широко применяется в крупных авиационно-космических компаниях, но в большинстве случаев изделия не несут на себе нагрузку и применяться для облегчения конечного изделия или удешевления производства. На слайде приведены примеры такого применения – кронштейн Boeing, разделительная панель багажного отсека самолета Airbus, макет бака Lockheed Martin и даже двигательная установка Relativity Space!! Это говорит об актуальности данной технологии. Слайд4. На данный момент из всех методов печати, основные методы изображены на слайде, мы остановились на методе FDM по причине простоты его эксплуатации, а также из-за относительной дешевизны как самих принтеров, так и расходных материалов. Самым удобным является FDM, Слайд5. Метод основывается на подаче через нагретое сопло филамента и выкладывания его слоями на столе. Схема метода изображена на слайде. Слайд6. Для печати деталей приведенных далее в исследовании были использованы принтеры имеющиеся в нашей фирме, изображенные на слайде. Оба из них используют метод FDM, описанный ранее. MakerBot Replicator Z18 оснащен подогреваемой камерой, что позволяет печатать крупногабаритные детали, избегая деформации в процессе температурной усадки материала. Picasso 3D Xl Pro позволяет печатать из пластиков с более высокими температурными режимами. Например, из пластика PEEK, который имеет температуру экструзии 420 град цельсия, в сравнении с наиболее распространенными PLA или ABS, у которых температура экструзии немногим превышает 200 град. Размеры камер принтеров указаны ниже. Слайд7. Целью проведения исследований является выработка общего подхода математического моделирования динамических характеристик деталей, изготовленных с использованием аддитивных технологий. На слайде указана блок-схема проведения исследования. При проектировании модели на основе полученных данных о физико-механических свойствах материала от изготовителя и внешних нагрузок в процессе эксплуатации в соответствии с назначением детали создается КЭ модель с применёнными к ней свойствами материала, граничными условиями и нагрузками. После чего проводятся необходимые расчеты, такие как статический расчет прочности, модальный, гармонический анализ и другие. На основе которых создается CAD модель, а следом конечная модель для 3D печати. После печати деталь проходит процесс верификации (взвешивание, проведение замеров, контроль дефектов) и передается для проведения испытаний с нагрузками идентичными расчетным. И в окончании проводится сравнение реальных и расчетных динамических характеристик конструкции. Слайд8. Переходим к нашим исследованиям: в первом были рассмотрены 3 балки с характеристиками, представленными в верхней таблице. Они отличаются высотой сечения 5, 7.5, 10 и 20 мм соответственно. Балка сечением 20 мм испытывалась путем поворота балки сечением 10х20 на 90 градусов. В основе расчетов был принят упрощенный способ моделирования – материал описан как изотропный со свойствами, представленными в нижней таблице, они были получены от производителя филамента, на основании статических испытаний. Слайд9. Резонансные испытания проводились на консольно закрепленной балке. Датчик был установлен на максимально удаленном от места заделки краю. Одна из балок закрепленная на вибростенде показана на рисунке слева. Резонансные испытания проводились в диапазоне от 10 до 250 Гц (до 400 Гц с балками сечения 10х20 и 20х10) при вынуждающей нагрузке 0,5 g. Расчетная КЭ модель представлена на слайде справа. Слайды10-13. Результаты испытаний приведены в виде АЧХ перемещений конца балки. Как видно из графиков на слайдах, для всех балок погрешность максимальных виброперемещений не превышает 8%. Слайд14. Также по результатам данного исследования был определен коэффициент демпфирования материала, он равен 0,02. И как видно из нижней таблицы погрешность собственных частот между расчетом и испытаниями по большинству результатов не превышает 5%. Слайд15. В следующем исследовании были рассмотрены 2 пластины с характеристиками, представленными в верхней таблице. Они отличаются толщиной 2.5 и 3 мм. Все пластины изготовлены из материала ABS со свойствами, представленными в нижней таблице. Слайд16. Резонансные испытания проводились на консольно закрепленной пластине. Два датчика были установлены по краям максимально удаленном от места заделки. Одна из пластин закрепленная на вибростенде показана на рисунке слева. Резонансные испытания проводились в диапазоне от 10 до 150 Гц при вынуждающей нагрузке 0,3 g. Расчетная КЭ модель пластины представлена на слайде справа. Слайд17-18. Результаты испытаний приведены в виде АЧХ перемещений двух краёв пластины на следующих слайдах. Как видно из графиков на слайдах, для обеих пластин погрешность максимальных виброперемещений не превышает 10%. Слайд19. По результатам данного исследования был определен коэффициент демпфирования материала он равен 0,01. Погрешность собственных частот между расчетом и испытаниям по большинству результатов не превышает 10,5%. Различие значений частот и амплитуд виброперемещений на вторых собственных формах во всех экспериментах можно объяснить тем, что расчеты выполнялись без учета анизотропности свойств пластмасс и дефектов, возникающих при печати изделий. Слайд20. Расчёт динамических характеристик (собственных форм, частот и коэффициента демпфирования) методом конечного элемента позволяет получить удовлетворительные результаты для изделий простых форм (балок и пластин) напечатанных на различных 3D принтерах методом FDM из различных материалов (пластмасс ABS и PLA). Также были успешно верифицированы максимальные виброперемещения. Данный способ расчёта может использоваться для первичной оценки динамической прочности, но в будущем требуется усовершенствование подходов к моделированию и переходу к многоуровневому анализу деталей и материалов. |