Применение 3д-печатной опалубки для изготовления массивных изделий

Подписаться на 3Dtoday
vasiv
Идет загрузка
Загрузка
22.02.18
2233
18
печатает на WANHAO Duplicator 4
Разное
16
Если требуется изготовить массивную деталь: опору двигателя, корпус подшипника, несущий элемент конструкции, отвечающие требованиям прочности, можно воспользоваться технологией «несъёмная опалубка», широко распространенной в строительстве. Для этого печатаем «опалубку», состоящую из внешней и внутренней оболочки будущей детали, затем между ними заливаем твердеющую смесь, обеспечивающую требуемую прочность, и заполняющую внутренний объем детали. При этом желательно, чтобы заполняющая смесь приклеилась к опалубке. В результате получается композит, покрытый пластиком, который обеспечивает защитные и декоративные свойства детали.
Для заполнения внутреннего объёма можно использовать различные составы холодного отверждения: цементно-песчаную смесь, полимербетон, эпоксидную или полиэфирную смолу с наполнителем. Применение каждого состава имеет свои преимущества и недостатки. Например, при использовании цементного раствора возникают проблемы обеспечения адгезии к пластику опалубки. Их решают созданием специального рельефа внутри опалубки. Составы на основе полимерных смол имеют хорошую адгезию, но дороги.
Студентами ИвГПУ были проведены предварительные испытания составов на основе полиэфирной смолы как заполнителей несъемной опалубки. Составы заливались в опалубку в виде пустотелой балки прямоугольного сечения 20х20мм. После отверждения образцы испытывались на сжатие. Были рассмотрены 3 вида наполнителя: стеклянная крошка, смесь фракций 0,4…0,8 и 0,4…0,8; стекловолокно длиной 5…10 мм; минераловатный утеплитель Урса.
Результаты испытаний:
1. Экономичность. Наиболее выгодным оказалось использование стеклянной крошки. Для создания хорошо уплотняемой смеси требовалось 20% полиэфирной смолы (по весу). На втором месте стекловолокно (125%). Минвата потребовала 300 % смолы.
2. Удельный вес. Стеклокрошка: 2,2г/см3, Минвата и стекловолокно порядка 1,4 г/см3
3. Удобство укладывания. На первом месте состав на основе стеклянной крошки. Второе и третье места поделили между собой волокнистые материалы. Укладка производилась послойно с трамбованием (см.фото)
4. Разогрев при полимеризации. Наименьший разогрев у состава на стеклянной крошке 30С, наибольший- на минеральной вате 45С. Очевидна зависимость температуры от содержания смолы в композите.
5. Прочность. Следует отметить, что заявленного производителем количества отвердителя было недостаточно для полного набора прочности. Тем не менее, были проведены сравнительные испытания на сжатие. На первом месте оказался композит на основе стекловолокна (9,5МПа), на втором— на основе стеклобоя (6,5МПа), наименьшую прочность показала мин.ватная композиция (5,25МПа).

Выводы:
По результатам предварительных испытаний наиболее эффективным в соотношении цена/прочность является применение композиции с наполнителем стеклянной крошкой фракций различной крупности для более плотного уплотнения смеси. В нашем эксперименте этим наполнителем заменялся дешевый строительный отсев, которого не оказалось под рукой. Впоследствии данным методом был изготовлен ударопрочный корпус переключателя с наполнителем из строительного песка мелкой группы, о чем будет сделан пост. Планируется повторный эксперимент с добавлением большего количества отвердителя для уточнения прочностных характеристик композита.
Образцы после разрушения:
Подписаться на 3Dtoday
16
Комментарии к статье

Комментарии

23.02.18 в 00:43
0
Мудрено.. А где в домашних условиях это может пригодиться? Вы для себя с какой целью использовали такой метод?
23.02.18 в 07:52
2
Требуется сделать ряд прочных корпусных изделий: корпус переключателя для стационарной циркулярной пилы, основание для наждака, попытаться сделать корпуса для подшипников качения. Это массивные заводские детали, получаемые литьём. Имея 3д принтер, можно отлить их из полимербетона в домашних условиях.
23.02.18 в 14:33
0
"Студентами ИвГПУ были проведены предварительные испытания ... "

Угу.
В прекрасно оборудованной лаборатории.
С соблюдением всех требований к испытательным стендам и методам подобных испытаний. )))

Вам тоже смешно?
А мне так плакать хочется от подобных статей.
23.02.18 в 16:43
0
Не, что-то не очень. Где смеяться?
23.02.18 в 16:57
0
Не смеяться - плакать над уровнем подготовки у будущих инженеров при таких "лабораторных работах".
23.02.18 в 20:53
1
Готов обсуждать технические вопросы, в том числе связанные с актуальностью темы, постановкой эксперимента, уровнем оборудования, результатами работы. Смех и слезы- понятия гуманитарные, тут я не силён. Парни сделали "на коленке" чёрную работу, получили определенные результаты. Вынесли вам на обсуждение, чтобы послушать мудрые мысли. А вместо мыслей эмоции.
23.02.18 в 17:40
0
Почему испытания только на сжатие? Что-то мне подсказывает, что на изгиб, растяжение, кручение такой композит нормальных результатов не покажет, особенно с наполнителем из песка или боем стекла. Фигня какая-то.
23.02.18 в 20:45
0
Были и испытания на изгиб. Кстати, напряжения при изгибе получаются выше, чем при сжатии. Это связано с тем, что при изгибе максимальные напряжения возникают лишь в крайних волокнах, а сердцевина недонапряжена (см. метод предельного равновесия). Не стал приводить значения, поскольку не было стабильности результатов. Лучше повторим опыт, добившись полной полимеризации композита.
23.02.18 в 22:22
0
Где таблицы, графики? Без этих данных статья ни о чем.
24.02.18 в 10:12
0
Таблицы и графики- это мы умеем, еще как, на любой вкус, хоть многомерные, хоть плоские). Цель работы: подобрать дешевый удобоукладываемый наполнитель печатных форм из того, что есть "под ногами". Определили направление. Теперь можно исследовать разные зависимости: фракционный состав, пути повышения адгезии, прочность всевозможную, соотношение компонентов, составить много графиков, сделать и испытать модели, просчитать в ансисе или солиде, сверить с реальными данными, написать рекомендации по проектированию таких изделий- развлечений можно придумать сколько угодно.
23.02.18 в 20:28
0
По мне так нейлон со стопроцентным заполнением будет гораздо лучше полимерного бетона, он просто крошится и не держит нагрузки на изгиб
23.02.18 в 20:34
1
Разумеется нейлон будет лучше. В несколько раз. Только значительно дороже в крупных изделиях. И не факт, что удастся с первого раза напечатать.
23.02.18 в 20:53
0
Напечатайте нейлоном в 4 стенки и 30% заполнение - по цене будет даже дешевле чем ваши модели, а по прочности также
24.02.18 в 11:20
1
Действительно, кубик 2Х2 из нейлона 645 с указанными размерами выдержит на сжатие 5216 кг. А из АБС с нашим полимербетоном -всего 739кг. Если повозиться, можно получить полимербетон с прочностью на сжатие 500 кг/см2 и более (https://mplast.by/encyklopedia/polimerbeton/). Тогда композит выдержит 1880кг. Но не всегда требуется только прочность. Например для станины наждака требуется распределенная масса, иначе при дисбалансе он начнет скакать. Полимербетон выигрывает там, где нужны массивные изделия. Даже станины металлорежущих и деревообрабатывающих станков делают из полимербетона. А из нейлона не делают. Жесткость мала.
24.02.18 в 11:23
0
Условия задачи бывают разные. Например, когда нужно подготовить деталь, которая будет работать в сложных условиях(у меня был пример с температурой), 3D печать может помочь только в рамках прототипирования. А с помощью метода "печать формы", можно уже лить необходимый наполнитель. Получится дешевле и беспроблемнее, чем печатать поликарбонатом.

Второе, когда нужна очень большая деталь, то можно также распечатать форму частями, склеить и лить. Тоже получится прочнее и дешевле.

А если нужна деталь 50х50х50мм которая будет работать в +40°С и в неагрессивных средах, то конечно лучше нейлон/PC;)
24.02.18 в 01:01
0
А если нужен профиль на метр и больше, как его печатать без стыков?
24.02.18 в 11:02
0
В таком случае можно жидкое стекло + фибру (лучше стальную) + отсевы дробления щебня использовать, должно нормально так работать.
24.02.18 в 11:28
0
Почему бы и нет. Прочность будет высокая. Не знаю как с адгезией к пластику формы. Но можно форму сделать с выступами внутри для скрепления. Будет ли жидкое стекло твердеть в замкнутой форме. Или туда хлористый кальций подмешивать надо- не знаю

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Печатные пряники и Mathematica

Думаю, что теперь можно выложить мои модели Центробежных компрессоров

Опыт приобретения и использования принтера Alekmaker

Делаем фигурку свинки.

Печать на 3D принтере SkyOne в горизонтальной плоскости

Команда Йозефа Пруши предлагает «самый лучший филамент» под брендом Prusament