RepRap創建新開源軟件，可3D打印出像鋼一樣堅硬的斑紋梁

魔猴君  行業資訊   1324天前

導讀：2021年8月17日，開源3D打印機的開發商RepRap公司開發了一套最新的Python腳本，使用戶能夠3D打印低成本的PLA梁，其硬度與鋼制同類產品相差無幾。

這個開源的FreeCAD程序設計的獨特之處在于操作便捷、易于使用，因為它只要求用戶指定一些非常基本的參數。這包括梁的長度、寬度和高度，以及支桿的厚度和梁兩端安裝塊的直徑和螺絲孔的數量。然后，該腳本會依據參數自動生成整個梁的3D打印模型。RepRap已經用Creality的無限Z型帶CR-30系統測試了其程序，該系統可以打印（理論上）無限長的梁。這套腳本同樣適用于標準FFF系統，但如果沒有傳送帶，打印的橫梁將被限制在構建板的長度內。

RepRap公司在一篇博文中寫道："很多人在這種類型的機器上打印了長工字梁，但我們認為，我們要寫一個Python FreeCAD程序來生成更適合3D打印的參數化梁，利用這種技術的復雜性或多或少是免費的，而且無限長帶式打印機可以打印許多懸空的形狀，而無需支撐材料。"

△由RepRap的設計腳本自動生成的高剛度梁。圖片來自RepRap

軟件工作原理

這款新型軟件將梁的結構表示為四面體的重復塊，眾所周知，四面體是非常堅固的，大部分材料都集中在外表面。這使結構具有較高的橫截面積的第二動量，在所有方向上提供充足的抗彎能力。對角線支柱也是有角度的，以確保具有45°印刷角度的帶式打印機可以制作整個梁，而無需使用支撐材料。

RepRap的程序還在每根梁的兩端自動生成安裝單元，使梁可以用螺栓固定在彼此或其他物體上。較大的孔是為了讓電線、管子和驅動軸等部件沿著梁的中心運行，而較小的孔則允許在大孔周圍有角度的增量。

△CrealityCR-30上的光束打印。照片來自RepRap

像鋼鐵一樣堅硬

為了測試Python腳本效果如何，RepRap3D打印了一組PLA梁，并使用一個簡單的重量和千分表裝置對其中一個梁進行了彎曲測試。打印的梁的長度為175毫米，重量為47.7克。它的剛度被確定為1.02 x 10-? mN-1，而它的彎曲剛度（楊氏模量*面積的第二矩）被計算出結果為17.5Nm2。

RepRap計算出同樣長度（175毫米）的5毫米正方形鋼梁也將重約47克。盡管鋼梁在物理上比打印的對應物要小，但RepRap3D公司所3D打印得個PLA梁結構卻可以表現出與相同重量鋼結構相差無多的硬度。此外，使用3D打印可以實現梁的可變尺寸，使各種結構參數集成到梁的內部，并可以輕松實現復雜的附加結構和孔結構。

RepRap的開源Python程序可以在Github這里找到，相關鏈接：GitHub - RepRapLtd/Infinite-Z-Beam: Beam designs for infinite Z 3D printers。

△兩根3D打印的PLA橫梁固定在一起。照片來自RepRap

當涉及到真正利用3D打印來賦予設計自由時，增材制造設計（DfAM）軟件是不可或缺的。今年早些時候，3D打印機制造商Stratasys和工程軟件開發商nTopology在其FDM夾具生成器設計自動化工具中增加了一個新的遮蔽夾具模塊。該軟件旨在簡化3D打印夾具、固定裝置和其他工具的設計過程。

在其他地方，來自蘇黎世聯邦理工學院的研究人員先前開發了一個計算DfAM框架，能夠自動設計復雜的多流噴嘴。這套框架作為當今工程師使用的傳統CAD軟件的替代品，同時允許非專業用戶專門為增材制造工具的目的來設計復雜的幾何形狀，如FDM噴嘴。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/xin3Ddayinjishu/40677.html