SLA 添加剤技術と V2 耐久性樹脂を使用した 3D 構造の開発

この投稿は warrior bear によって 2022-1-14 22:13 に最後に編集されました。

最近、Antarctic Bear は、Materials 誌に最近掲載された論文に注目しました。この論文では、主に SLA 添加剤技術と V2 耐久性樹脂 (DurableResin V2) を使用した 3D 構造の開発に関する革新的な実験研究の概要が説明されています。
(画像提供: AZOM)
この論文の主な目的は、準静的軸圧縮試験を通じて、構造物の圧縮曲線、変形プロセス、エネルギー吸収パラメータなど、さまざまな特性を持つ一連のトポロジカル構造を比較し、評価することです。
付加製造によって作られたマイクロラティス構造は、軽量、高レベルの耐衝撃性、圧縮強度、エネルギー吸収性などの物理的特性のユニークな組み合わせを提供します。形状を変更することで、これらの構造の特性を変更して最適化し、さまざまな用途や設定に適したものにすることも可能になります。
記事ではいくつかの研究が引用されています。これらの研究では、3D 増分ステレオリソグラフィー (SLA) 法を使用して印刷された格子構造の相対密度に対するこれらの変化の影響を評価しました。
Autodesk Netfabb 2021 で設計された格子構造。トポロジは、(a) グリッド、(b) 六角形、(c) スター、(d) テトラ、(e) トラベキュラー、および拡大された梁のような形状です。 (画像提供: AZOM)
結果は、均一な相対密度分布を持つ一貫した構造が、すべての印刷された形状の中で最も高い初期剛性を持つことを示しています。ただし、相対密度が異なる勾配設計により、高圧応力を受ける格子の剛性とエネルギー吸収能力が大幅に向上します。
さまざまな用途に最も有益な設計を決定し、これらの構造が強力な機械的特性を持つことを保証するには、継続的な研究と分析が必要です。
この分野での研究を進めるために、ステレオリソグラフィー (SLA) と V2 耐久性樹脂を使用して印刷された 5 つの梁状構造が評価されました。各構造は、周期的に相互接続され繰り返される規則的な単位セルトポロジを示し、比較的基本的な設計を維持しながら、さまざまなトポロジ特性を提供できるよう可能な限りの柔軟性を提供します。
構造自体は、Autodesk Netfabb 2021 ソフトウェアを使用して生成されました。これらの異なるタイプの 3D プリント構造は、グリッド、六角形、星型、テトラ、および小柱型と呼ばれます。各構造は、同じ公称直径を持つ円形断面の相互接続された梁で構成されています。サンプルの上部と下部に 2 つのフラットパネルが印刷されました。各構造ごとに 5 つのサンプルがテストされ、合計 25 のサンプルが調査されました。

構造物が生成された後、準静的軸圧縮試験が行われ、試験で記録された圧縮曲線を使用して、その基本的な材料とエネルギー吸収特性を明らかにし、梁の変形プロセスを比較します。
研究では、単一の構造の印刷品質は、その特定のトポロジーとプリンターの作業スペース内での向きに大きく依存することが判明しました。例えば、印刷エラー率は、小柱構造を使用した場合に最も高く、メッシュ構造を使用した場合に最も低くなります。一方、スター型および 4 ウェイ型のトポロジでは、印刷品質の問題が少なくなります。
この研究では、グリッドトポロジとスタートポロジが最も強い初期局所限界力を示し、線形範囲で最も高い剛性を示すことも判明しました。
おそらく最も注目すべき点は、荷重軸に沿った梁を含む構造物を使用する場合、梁を短くするためにはより高い荷重をかける必要があることが研究で示されたことです。梁が座屈して安定性を失うと、力の明らかな低下が観察されます。これは、最大の力とより急激なドローダウンを示したメッシュトポロジの場合に特に当てはまることがわかりました。
調査した六角形および 4 方向トポロジには荷重軸に向けられた梁が含まれていないため、圧縮曲線の線形部分からの遷移は非常に滑らかであることがわかります。これは、曲げ容量によるものと考えられます。
異なる構造のエネルギー吸収パラメータを分析すると、星型および六角形のトポロジー構造が最高の圧縮性能を持ち、梁型のトポロジー構造も優れた圧縮性能を持つことがわかります。対照的に、4 ウェイトポロジではこの点でパフォーマンスが最も悪くなります。

グリッド構造は圧縮力に対して非常に耐性があり、主に初期制限力の恩恵を受けていることがわかります。
この研究により、格子構造とその応用に関する研究が深まります。これらの材料は、特に航空、自動車、航空宇宙などの産業において大きな技術的可能性を秘めています。これらの業界では、構造強度と部品の重量の間で微妙なバランスをとる必要があり、その可能性は付加製造プロセスを使用することでのみ高めることができます。
現代産業が急速に発展し続けるにつれて、一連の構造上の課題を解決するために非伝統的な技術を探求する必要があり、最も耐久性があり剛性の高い機械構造を可能な限り軽量で実現する必要があります。これにより、材料や複雑な宇宙構造物を製造するのに積層造形法を使用するという継続的な研究が促進されるでしょう。

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