Rafforzamento della connessione tra strati di oggetti stampati FDM 3D con z-anchor

Recentemente abbiamo scritto su diversi progetti che mirano ad aumentare la forza dei componenti stampati in 3D. Nel novembre 2018, il “Padre di RepRap”, il Dr. Adrian Bowyer, ha dimostrato come i tubi cavi possano rendere più forti le stampe 3D . Più tardi, Stefan Hermann di CNC Kitchen ha sperimentato Smart Infill per stampe 3D più forti .

Dopo 10 anni di sperimentazione, Kai Parthy, inventore e sviluppatore di filamenti intelligenti ( lay-filaments ), ha ora sviluppato un metodo che potrebbe rafforzare localmente i componenti stampati FFF 3D con poco sforzo materiale. Il metodo determina un’adesione enorme tra gli strati; inoltre, la forza dell’intero oggetto può essere ottimizzata localmente.

“Stratasys ha inventato la stampante 3D FDM, ma da allora il compito di aumentare la forza nella direzione dell’asse Z è stato difficile. Quindi questa potrebbe essere una soluzione “, ha dichiarato un manager di Stratasys.

La soluzione è l’uso di elementi di rinforzo, o “ancoraggi z”, che possono evitare incrinature di strati, risparmiare peso, ottimizzare la staticità locale all’interno dell’oggetto e ridurre lo spessore della parete.

Allo stesso modo, riempitivi funzionali possono essere versati nell’oggetto (ad esempio, quelli che conducono elettricità).

Il processo è mostrato schematicamente di seguito:

L’oggetto stratificato (A) non è molto stabile e può (B) rompersi lungo gli strati quando le forze (F) agiscono. Quando viene stampato con z-anchor (C), l’oggetto è più stabile in quanto questi tengono insieme l’oggetto nella direzione dell’asse z.

Lo stesso principio si applica agli oggetti sinterizzati o leganti SLS.

Come sono fatti gli z-anchor?

Ci sono due metodi:

  1. Le z-ancore fatte di filamento possono essere riempite nella cavità durante il normale processo di stampa 3D. A tale scopo, il filamento viene riscaldato più in modo che scorra senza problemi nello spazio e si raffredda. Queste forme di cavità potrebbero non essere complesse come quelle piene di resina. In teoria, ovviamente, una stampante può essere equipaggiata con un massimo di tre filamenti, con uno speciale filamento per le z-anchors che ha le proprietà di flusso richieste.
  2. Le z-anchors realizzate in resina bicomponente sono completamente prive di design. Qualsiasi forma è possibile, sottile, allungata con sottigliezze geometriche, poiché la resina viene iniettata nella cavità mediante pompe di erogazione fine.

In che modo le cavità per le z-ancore entrano nell’oggetto?

Questi possono essere inseriti nell’oggetto dal progettista. Questo ha senso soprattutto se ci sono requisiti speciali di rigidità.

Durante l’affettatura, il software calcola lo spazio della cavità. Il software esegue calcoli di resistenza per ottenere un’elevata resistenza mentre utilizza meno materiale.

Le z-Anchors possono anche essere riempite con barre di plastica rinforzate con fibre o acciaio prima dell’iniezione di resina per una resistenza ancora maggiore.

Le cavità possono anche essere riempite con materiali particolarmente stabili (alta resistenza alla trazione). È anche immaginabile, ovviamente, che possano essere riempiti con una resina elettricamente conduttiva.

Abbiamo chiesto a Kai dei progressi del progetto. “Al momento, sto cercando partner industriali o istituti di ricerca per la realizzazione con il mio collega di lunga data Bernd Hackemann, che ha sviluppato un detergente speciale di base (3Dwash) per i filamenti di supporto alcalino-solubili”, ci ha detto Kai. “Sto pensando a partner del settore delle stampanti FDM, produttori di stampanti di sinterizzazione (SLS), società di software che offrono app per affettare o produttori di pompe dosatrici speciali. Inoltre, i diritti di proprietà intellettuale per l’idea sono registrati. “

Le parti interessate possono contattare Kai Parthy via e-mail kp@cc-products.de.

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