Новый метод тестирования 3D-печатных деталей разработали ученые Пермского Политеха
Новый метод экспресс-оценки 3D-печатных изделий вдвое сокращает расход материала и ускоряет испытания с месяца до нескольких дней. Теперь можно быстрее и дешевле определить устойчивость деталей к циклическим нагрузкам. Авторы разработки — ученые Пермского Политеха (ПНИПУ).
Новый метод экспресс-оценки 3D-печатных изделий вдвое сокращает расход материала и ускоряет испытания с месяца до нескольких дней. Теперь можно быстрее и дешевле определить устойчивость деталей к циклическим нагрузкам. Авторы разработки — ученые Пермского Политеха (ПНИПУ).
Суть проблемы
Направление послойной 3D-печати может быть разным — 90, 45, 60 градусов и т.д. Это влияет на итоговые свойства продукта, в том числе на его способность выдерживать большие нагрузки. Проблема в том, что предсказать, какой угол печати даст минимальную прочность, невозможно.
Поэтому перед запуском в эксплуатацию инженерам приходится делать множество тестовых образцов под разными углами и испытывать их на специальных стендах, имитируя реальные условия.
В среднем полноценные испытания материала могут отнимать от пары недель до месяцев.
Суть проблемы
Направление послойной 3D-печати может быть разным — 90, 45, 60 градусов и т.д. Это влияет на итоговые свойства продукта, в том числе на его способность выдерживать большие нагрузки. Проблема в том, что предсказать, какой угол печати даст минимальную прочность, невозможно.
Поэтому перед запуском в эксплуатацию инженерам приходится делать множество тестовых образцов под разными углами и испытывать их на специальных стендах, имитируя реальные условия.
В среднем полноценные испытания материала могут отнимать от пары недель до месяцев.
Фото: Globatek
Фото: Globatek
Что предложили ученые?
Вместо множества стандартных образцов эксперты предлагают использовать одну уникальную конструкцию в виде колеса. С ней можно проверить прочность сразу в четырех направлениях.
Артем Ильиных, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики, к.т.н.:
Новый тип конструкции представляет собой колесо, в центре которого находится одно круглое отверстие, а по окружности симметрично расположены еще восемь в форме равнобедренных трапеций. Образец печатают из того же материала и на том же оборудовании, что и будущие детали, устанавливают в испытательной машине и подвергают циклическим нагрузкам (многократному изгибу). Она одновременно нагружает все восемь рабочих поверхностей — перемычек между отверстиями, до их разрушения. По появляющимся деформациям можно определить, где материал слабее всего. Направление, где деталь сломалась после наименьшего числа циклов испытания, и есть самое слабое и опасное.
Что предложили ученые?
Вместо множества стандартных образцов эксперты предлагают использовать одну уникальную конструкцию в виде колеса. С ней можно проверить прочность сразу в четырех направлениях.
Артем Ильиных, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики, к.т.н.:
Новый тип конструкции представляет собой колесо, в центре которого находится одно круглое отверстие, а по окружности симметрично расположены еще восемь в форме равнобедренных трапеций. Образец печатают из того же материала и на том же оборудовании, что и будущие детали, устанавливают в испытательной машине и подвергают циклическим нагрузкам (многократному изгибу). Она одновременно нагружает все восемь рабочих поверхностей — перемычек между отверстиями, до их разрушения. По появляющимся деформациям можно определить, где материал слабее всего. Направление, где деталь сломалась после наименьшего числа циклов испытания, и есть самое слабое и опасное.
Заявленный образец для испытаний, вид сверху. Фото: Артем Ильиных
Заявленный образец для испытаний, вид сверху. Фото: Артем Ильиных
Эффективность нового метода
По сравнению с традиционным методом, разработанная учеными Пермского Политеха методика экспресс-оценки в 3 раза сокращает время проверки 3D-печатных материалов и в 2 раза — количество образцов. Как следствие, снижаются затраты на проведение испытаний.
Предлагаемая идея подходит для всех отраслей, использующих 3D-печать.
Например, при производстве костных имплантатов из композитов перед запуском продукта на рынок можно напечатать тестовое «колесо» из того же материала и проверить его прочность одновременно с разных сторон. Это поможет за короткий срок выбрать оптимальные параметры печати для создания более надежного изделия.
Читайте также: ученые Пермского Политеха снизили массу авиационного насоса на 38% >>
Эффективность нового метода
По сравнению с традиционным методом, разработанная учеными Пермского Политеха методика экспресс-оценки в 3 раза сокращает время проверки 3D-печатных материалов и в 2 раза — количество образцов. Как следствие, снижаются затраты на проведение испытаний.
Предлагаемая идея подходит для всех отраслей, использующих 3D-печать.
Например, при производстве костных имплантатов из композитов перед запуском продукта на рынок можно напечатать тестовое «колесо» из того же материала и проверить его прочность одновременно с разных сторон. Это поможет за короткий срок выбрать оптимальные параметры печати для создания более надежного изделия.
Читайте также: ученые Пермского Политеха снизили массу авиационного насоса на 38% >>
Фото: Globatek
Фото: Globatek
На изобретение получен патент. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
На изобретение получен патент. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
