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COME RINFORZARE IN FIBRA DI CARBONIO I PEZZI STAMPATI 3D CON MARKFORGED

I filamenti di rinforzo delle stampanti 3D Markforged sono dotati di incredibili proprietà e conferiscono resistenza e rigidezza alle parti stampate 3D. Come tutti i processi produttivi però, la stampa 3D con fibra di rinforzo presenta vantaggi e svantaggi, a seconda della specifica applicazione. Nel caso per esempio delle frese CNC, l’utensile può creare delle scanalature aventi una profondità che dipende dalla dimensione dell’utensile stesso, quindi la larghezza minima della tasca avrà proprio le dimensioni dell’utensile.


Analogamente, le fibre di rinforzo Markforged hanno uno spessore fisso quando vengono stampate 3D (minimo 1,1 mm), quindi possono essere utilizzate per rinforzare strutture aventi uno spessore minimo. Un problema che spesso i progettisti si trovano ad affrontare quando rinforzano una parte con la fibra è proprio quello di avere delle regioni con una sezione troppo ridotta per permettere al rinforzo di depositarsi correttamente. Poiché è sempre più efficiente progettare una parte conoscendo i limiti del processo produttivo che si andrà ad utilizzare, abbiamo deciso di scrivere questa guida, in modo che tutti i professionisti possano creare pezzi con dimensioni appropriate.

DIMENSIONI MINIME DEI PEZZI

Le fibre di rinforzo dei pezzi stampati 3D con la Markforged devono essere contenute all’interno di una matrice in Nylon o Onyx (Nylon caricato con fibre di Carbonio corte), perciò è essenziale calcolare lo spazio sufficiente per la fibra e per la matrice esterna.

Principio di funzionamento del software Eiger: quando la fibra viene depositata a partire da un punto A, una volta compiuto il suo “percorso” in base alla geometria del pezzo, la fibra deve tornare di nuovo al punto A da cui era partita. Questo viene definito “loop”.   Con il termine “shell” invece si intende il percorso che l’ugello compie nel creare la forma esterna del pezzo, utilizzando il filamento di Nylon o Onyx.

Al fine di ottenere una buona finitura superficiale del pezzo, consigliamo di creare due shell (gusci) di Nylon. In situazioni particolari, dove assolutamente lo spazio non è sufficiente, è possibile creare un solo shell di Nylon, compromettendo però la finitura superficiale del componente. Sulla base di questa regola possono verificarsi due situazioni differenti:


1. RINFORZO IN LOOP CHIUSO

Immaginiamo per esempio, la situazione in cui la parte in progetto abbia una forma ad “anello chiuso” (ad esempio una O). In questo caso la fibra parte dal suo punto iniziale A e può tornare al punto A con un solo percorso di fibra. Se la forma del pezzo permette alla fibra di compiere un percorso continuo, allora è possibile depositare un solo loop di fibra. La larghezza della fibra è di circa 1,5 mm, mentre quella del Nylon è di circa 0,4 mm. Conseguentemente, la larghezza minima della parte risulta essere:

LARGHEZZA MINIMA SUL PIANO (2 SHELL) = (0,4 mm x 2) + 1,5 mm + (0,4 mm  x 2) = 3.1 mm

LARGHEZZA MINIMA SUL PIANO (1 SHELL) = 0,4 mm + 1,5 mm + 0,4 mm = 2,3 mm


2. RINFORZO IN LOOP APERTO

La seconda situazione che può verificarsi è quella di parti non connesse in un punto. Questo scenario è molto comune ad esempio nelle palette di pompe e turbine. In questo caso la fibra deve compiere un percorso doppio per formare un anello concentrico. Immaginiamo per esempio di dover creare una parte a forma di C. In questo caso, la fibra parte dal punto A, ma per tornare di nuovo al punto A deve compiere due volte lo stesso percorso. In questo caso, gli spessori minimi necessari risultano essere:

LARGHEZZA MINIMA SUL PIANO (2 SHELL) = (0,4 mm x 2) + 1,1 mm + 1,1 mm + (0,4 mm x 2) = 3.8 mm


LARGHEZZA MINIMA SUL PIANO (1 SHELL) = 0,4 mm + 1,1 mm + 1,1 mm + 0,4 mm = 3 mm


CONCLUSIONE

La tabella seguente riassume i valori degli spessori minimi richiesti:

 LOOP CHIUSO (o)LOOP APERTO (c)
2 shell di Nylon (consigliato)3.1 mm3.8 mm
1 shell di Nylon2.3 mm3 mm

Durante la fase di progettazione di una parte è necessario quindi considerare gli spessori minimi consigliati (2 shell di Nylon) per ottenere la resistenza meccanica adeguata, ma anche una buona finitura superficiale. In caso di dubbi, particolari richieste o per avere maggiori informazioni sulla tecnologia Markforged, è possibile scrivere a sam@creatr.it  


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