Reinforcement of 3D-printed parts with efficient fiber placement

Durch die Wahl der richtigen Faserverlegeoption können Sie Zeit und Material sparen, wobei die Festigkeit erhalten bleibt.

Unsere leistungsstarken 3D-Drucker bieten Ihnen zwei verschiedene Faserfüllstrategien zur Verstärkung von 3D-gedruckten Teilen: Isotrope Faserverlegung oder Konzentrische Faserverlegung. Sie können diese beiden Optionen global in der Auswahl “Teileansicht” oder schichtweise in der Auswahl “Innenansicht” anwenden. Der einzigartige verstärkte 3D-Druckprozess bietet dem Anwender eine Reihe von Verstärkungsalternativen zur Auswahl: Jeder Fülltyp hat seine eigenen Stärken und Schwächen, die wir im Folgenden beschreiben. Wenn Sie keinen Markforged-Drucker haben und mit einigen der unten aufgeführten Tipps experimentieren möchten, probieren Sie die verschiedenen Möglichkeiten gern in der Eiger-Testversion aus.

Zunächst einige Standard-Namensdefinitionen, damit alle auf dem gleichen Stand sind. Wir werden uns häufig auf die Stärke in verschiedenen Achsen und Ebenen beziehen, also verwenden Sie diesen Schlüssel als Leitfaden:

So definieren wir die Achsen unseres Druckers

Ein Drohnenarm mit konzentrischer Füllverstärkung zur Erhöhung der Biegefestigkeit und Gewichtseinsparung.

Konzentrisches Füllen dauert tendenziell länger, da die Bewegungen des Druckkopfs nicht mehr linear sind und der Druckkopf daher die Geschwindigkeit reduzieren muss, um eine genaue Werkzeugbahnverfolgung in Kurven zu erhalten. Bei diesem Fülltyp folgt der Druckkopf der äußeren Krümmung des Teils, während es sich spiralförmig nach innen windet; je komplexer diese Krümmung ist, desto länger dauert es. Wenn Sie konzentrisches Füllen verwenden, können Sie angeben, wie viele Faserringe die Kontur Ihres Teils nachzeichnen sollen, so dass Sie eine gute Kontrolle darüber haben, wie viel Faser Sie pro Schicht verwenden.

Unsere Endlosfaser-3D-Drucker können auch in einem isotropen Faserfüllmuster drucken – dies simuliert die einzelnen unidirektionalen Schichten eines herkömmlichen laminierten Verbundstoffs. Das Muster erzeugt effektiv ein unidirektionales “Gewebe” aus Fasern auf jeder Schicht, auf der Sie es anwenden möchten. Dafür werden alle Fasern parallel zueinander in einer einzigen Winkelausrichtung verlegt. Wenn der Pfad den Rand des Teils erreicht, macht er eine 180-Grad-Drehung. Nachfolgende Isotrope-Faserlagen in einer Fasergruppe werden von Eiger automatisch im 45-Grad-Winkel zur Ausrichtung der Faser in der vorhergehenden Lage gedreht. Es sind aber auch benutzerdefinierte Ausrichtungsmuster möglich. Das Füllmuster “Isotropic Fiber” hilft, Biegungen in der XY-Ebene zu widerstehen. Jegliche Biegekräfte, die in dieser Ebene wirken, erzeugen eine Zugbelastung auf zumindest einige der Fasern, die bei Zug am stärksten sind.

Several layers of isotropic fiber filling. The fiber direction rotates by default.

Eine Sache, die Sie vielleicht bemerken, ist, dass isotrope Fasern standardmäßig zwei konzentrische Ringe aus Fasern um die Außenseite des Teils legen. Dies gewährleistet eine gleichmäßig verstärkte Außenfläche, da die äußersten Fasern immer durchgängig und parallel zur Kante des Teils verlaufen. Isotrope Fasern eignen sich zwar hervorragend für die Verstärkung der gesamten Ebene eines Teils, sind aber faser- und zeitaufwändig und nicht immer notwendig, um stabile Teile zu erzeugen.