Las 3 cosas más importantes aprendidas sobre las propiedades mecánicas de las estructuras de celosía fabricadas de forma aditiva

Un estudio reciente realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign muestra que el éxito de una pieza fabricada de forma aditiva depende del éxito de la construcción.

Con los avances recientes, la fabricación aditiva (AM) ha permitido velocidades de producción rápidas, alta resolución espacial y materiales resistentes, pero la libertad de diseño que ofrece para los materiales de celosía arquitectónicos puede verse como uno de sus beneficios más atractivos.

La comprensión de las propiedades mecánicas de las estructuras reticulares juega un papel clave para desbloquear el potencial de la AM. Como muestra el estudio, la impresión 3D no es tan fácil como conectar una máquina y presionar "imprimir". Las piezas fabricadas con diseño de celosía y tecnología aditiva son tan buenas, si no mejores, que las piezas fabricadas con procesos tradicionales, pero se necesita ingeniería y experiencia en fabricación aditiva para garantizar la escalabilidad y la confiabilidad de esas piezas.

Recientemente, Fast Radius colaboró ​​con la Universidad de Illinois para determinar si las piezas reticulares de AM se podían fabricar repetidamente ya escala. Con el objetivo de comprender las verdaderas capacidades de la fabricación de celosías, este estudio involucró la fabricación de más de 50 piezas utilizando cuatro tipos de diseños de celosía diferentes y tres materiales diferentes para probar su resistencia e integridad. Fast Radius proporcionó la experiencia en ingeniería de fabricación y la capacidad de fabricación para respaldar esta investigación. Este es el estudio más grande jamás publicado que prueba y valida estructuras de celosía fabricadas de forma aditiva.

El estudio completo está repleto de datos e ideas importantes, pero hubo tres hallazgos principales que los ingenieros y diseñadores deben tener en cuenta. Esos hallazgos se relacionan con la precisión de las piezas AM, el comportamiento mecánico de las propiedades de la red y la necesidad de un análisis de fallas.

1) Las estructuras de celosía fabricadas en equipos de fabricación aditiva de grado de producción son muy precisas.

Cada una de las 50 piezas fabricadas tenía cientos de características geométricas individuales. El equipo usó tecnología de escaneo sofisticada para medir más de 1600 características en esas partes para garantizar su precisión.

El hallazgo: Las mediciones de estas piezas impresas mostraron que su precisión cumplía con los estándares industriales. Esto refuerza la idea de que las redes fabricadas de forma aditiva son repetibles y escalables para la producción de grado industrial.

2) Las propiedades mecánicas de las piezas AM se comportan de manera predecible.

Para garantizar que las piezas diseñadas con celosías pudieran cumplir con los requisitos de diseño, se probaron y midieron las propiedades mecánicas, incluidas la rigidez y la resistencia de las piezas.

El hallazgo: En general, las partes probadas se comportaron de la manera esperada según la teoría y la predicción de ingeniería. En algunos casos, ciertas partes eran más débiles hasta en un siete por ciento. Al comprender estas características únicas de las piezas impresas, los diseñadores pueden personalizar las geometrías de las piezas que tienen en cuenta las variables del proceso, como la orientación y el soporte de las piezas.

3) El análisis de fallas es una parte crítica del diseño para AM.

Cuando fallaban partes particulares, el equipo podía analizar cómo y por qué fallaba la parte. Se encontró que diferentes mecanismos de falla están en juego, y las fallas específicas dependen de la geometría, la orientación y las propiedades del material.

El hallazgo: La resistencia mecánica de una parte de la red depende del mecanismo de falla específico de cada parte. Cuando se comprenden los mecanismos de falla, los ingenieros pueden seleccionar los diseños de celosía en consecuencia.

Comprender la fuerza del diseño de celosía es el primer paso para desbloquear nuevas oportunidades con la fabricación aditiva. Lea nuestro artículo, "Comprensión de las celosías impresas en 3D:consideraciones de rendimiento y diseño" para comenzar a implementar el diseño de celosía en sus propios proyectos.

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