Wie man die Flexibilität Ihrer Teile noch weiter steigern kann

 

Dieser Artikel befasst sich mit den verschiedenen Möglichkeiten, wie wir mit Hilfe der Stratos-Software flexiblere Geometrien erzeugen können. Wir befassen uns mit der Auswahl der zu ändernden Parameter, der Art und Weise der Änderung und den Auswirkungen dieser Änderungen.

 

 

Zu diesem Zweck wird zunächst der Begriff der Flexibilität definiert und von der Härte abgegrenzt, da ein weiches Produkt oft mit einem flexiblen Produkt in Verbindung gebracht wird, während die Tatsache, dass es weich ist, im Allgemeinen von der Härte abhängt:

Flexibilität: die Fähigkeit eines Körpers, sich leicht zu biegen, ohne dass die Gefahr besteht, dass er bricht.

Härte: Widerstand eines Materials gegen dauerhafte plastische Verformung der Oberfläche, wenn es zerkratzt oder durchdrungen wird.

Weich: leicht schneidbar, zerkratzbar, nachgiebig oder leicht verformbar, insbesondere bei Druck.

 

In diesem Artikel werden wir uns auf das TPU von BCN3D konzentrieren, da es das flexibelste Material und das einzige thermoplastische Elastomer ist, das von BCN3D angeboten wird. Genauer gesagt handelt es sich um ein 98A Shore TPU. Die Shore-Härte ist eine Skala zur Messung der elastischen Härte von Materialien, die sich aus der elastischen Reaktion des Materials ergibt, wenn ein Gegenstand auf das Material fällt. Eine Härte von 98A entspricht der Härte eines Reifens.

 

 

Um mehr Flexibilität zu erreichen, sollten wir versuchen, die Elemente zu reduzieren, die dem Teil aufgrund der Konfiguration Festigkeit verleihen. Zu diesem Zweck werden wir uns auf Parameter konzentrieren, die die Schale und die Füllung verändern. Bei der Schale konzentrieren wir uns auf die Wanddicke oder die Anzahl der Wandlinien, die obere und untere Dicke oder die oberen und unteren Schichten. Bei der Füllung konzentrieren wir uns auf die Füllungsdichte und das Füllungsmuster.

 

 

Um unsere Teile flexibler zu machen, werden wir im Wesentlichen die Geometrie verändern. Die Teile, in denen mehr Material konzentriert ist, sind am steifsten. Ecken sind in der Regel Teile, in denen viel Material konzentriert ist und die daher dem Teil Festigkeit verleihen. Ecken mit stumpfen Winkeln (mehr als 90 Grad) sind flexibler als Ecken mit spitzen Winkeln (weniger als 90 Grad). Organische Geometrien ohne Ecken werden noch flexibler sein, z. B. ein Zylinder.

 

 

Allerdings sind diese Teile immer noch recht starr... Warum ist das so? Vertikale Wände erschweren die Flexibilität in der vertikalen Achse, während Decken- und Bodenwände die Flexibilität in der horizontalen Achse erschweren. Da wir eine große Flexibilität in eine bestimmte Richtung bewirken können, ist es wichtig zu wissen, in welche Richtung wir das Teil flexibler machen wollen.

Wenn wir zum Beispiel die Ober- und Unterseite desselben Zylinders, den wir zuvor gedruckt haben, entfernen, finden wir einen Zylinder, bei dem das Füllmuster sichtbar ist und der sich in der horizontalen Achse viel stärker biegt.

 

 

 

Standardmäßig wird die Software ein Gittermuster in die Füllung einfügen. Dies ist das typische zweidimensionale Muster, das von der Software bereitgestellt wird. Es gibt noch viele weitere Arten von Füllmustern, aber das Wichtigste, um zu wissen, welches man wählen soll, ist die Unterscheidung zwischen den zweidimensionalen Mustern, die im Grunde die gleichen Zeichnungen entlang der gesamten Z-Achse sind, und den dreidimensionalen Mustern, die ihre Geometrie in den drei Achsen variieren.

Die zweidimensionalen Muster bieten eine hohe Festigkeit in der Z-Achse und, je nach Muster, sehr unterschiedliche Eigenschaften in der horizontalen Ebene.

 

 

Hier können wir sehen, wie die zweidimensionalen Muster und ihre Ausrichtung die Flexibilität der horizontalen Ebene beeinflussen. Das Gittermuster bietet nur dann Steifigkeit, wenn wir die Kraft parallel zu den Linien aufbringen, aber wenn wir die Kräfte in einem Winkel von 45° aufbringen, verhält es sich völlig anders. Im Gegensatz dazu ist das dreieckige Muster in allen Richtungen steif, ebenso wie das tri-hexagonale Muster.

 

 

Das zweidimensionale Muster, das die größte Flexibilität bietet, ist das konzentrische Muster, da die Linien der Füllung die vertikalen Wände nicht berühren und die Füllung daher nicht biegefest ist. In diesem Fall hängt die Flexibilität in der horizontalen Ebene nur von der Dicke der Wand ab; je dicker die Wand, desto steifer ist sie.

 

 

Andererseits gibt es dreidimensionale Muster, bei denen die Lasten gleichmäßig in alle Richtungen verteilt sind. Im Allgemeinen bietet ein dreidimensionales Muster bei gleichem Dichtegrad mehr Steifigkeit in der horizontalen Ebene als die meisten zweidimensionalen Muster, aber immer noch nicht mehr als Dreiecke.

Da alle dreidimensionalen Muster die gleichen Eigenschaften aufweisen, werden wir uns nur auf das Gyroid-Muster konzentrieren.

 

 

Diese Art von Muster bietet im Vergleich zu den starren zweidimensionalen Mustern eine große Flexibilität auf der vertikalen Achse. Um es besser zu verstehen, aktivieren wir wieder die Ober- und Unterseiten und deaktivieren diesmal die Wände.

 

 

Wenn wir mehr Flexibilität bieten wollen, können wir die Dichte der Auffüllung verringern. Auf diese Weise wird das Muster, das wir erzeugen, nicht so dicht sein und wir werden weniger Material verbrauchen. Generell gilt: Weniger Material bedeutet mehr Flexibilität.

 

 

Wenn wir eine große Flexibilität in allen Achsen wünschen, haben wir die Möglichkeit, alle Wände zu deaktivieren, d.h. die vertikalen Wände sowie die oberen und unteren. Auf diese Weise entsteht durch die Verwendung eines dreidimensionalen Musters ein Stück, das dem Konzept eines Schwamms sehr ähnlich ist, der sich hervorragend in alle Richtungen biegen lässt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir eine Vielzahl von Möglichkeiten haben, die Flexibilität unserer Teile zu erhöhen:

• Vermeiden Sie die Verwendung von Ecken in der Geometrie.

• Für mehr Flexibilität in der horizontalen Ebene kann der obere/untere Teil entfernt werden.

• Das Gittermuster bietet je nach Ausrichtung Flexibilität und horizontale Steifigkeit.

• Vermeiden Sie dreieckige oder tri-hexagonale Muster.

• Verwenden Sie konzentrische oder 0%ige Füllmuster, um die größte Flexibilität in der horizontalen Ebene zu erreichen.

• Entfernen Sie Wände für mehr Flexibilität in der vertikalen Achse.

• Die Verwendung dreidimensionaler Muster bietet Flexibilität in der vertikalen Achse.

• Entfernen von Wänden, Ober- und Unterseiten für Flexibilität in alle Richtungen.