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美國MSC軟件旗下的比利時e-Xstream工程公司宣布，打算最早于2017年初使預(yù)測3D打印樹脂成型品強度等的模擬工具“Digimat AM”實現(xiàn)產(chǎn)品化。這一消息是該公司首席執(zhí)行官(CEO)Roger A.Assaker宣布的(圖1)。該工具可根據(jù)材料中所含纖維的方向、成型品生成的空洞、成型品內(nèi)部的格子結(jié)構(gòu)等，計算出成型品的強度及應(yīng)變。能夠在造型之前預(yù)測可否獲得可滿足所需性質(zhì)的成型品。
預(yù)測對象為采用熔融沉積成型(FDM：Fused Deposition Modeling)及粉末選擇性激光燒結(jié)(SLS：Selective Laser Sintering)工藝的成型品。不僅會作為e-Xstream的材料模擬工具“Digimat”的新模塊來開發(fā)，還將為現(xiàn)有Digimat的模塊增加 3D打印機相關(guān)功能。
會對成型品的物性帶來影響的因素有孔隙率(Porosity)等。在熔融和凝固材料的過程中，有氣孔進(jìn)入時，與沒有氣孔時相比，成型品的強度會稍低一些。采用FDM方式的話，從噴嘴中呈“絲線”狀擠出材料并將其層疊起來時，“絲線”之間會產(chǎn)生空隙，這種空隙會帶來與氣孔一樣的影響。而且，層疊方向與負(fù)載方向的相互關(guān)系也會使拉伸強度等發(fā)生變化。也就是說，朝著將層剝下的方向施力時，與朝著和層平行的方向施力時相比，成型品的強度會降低。
在3D打印機造型區(qū)域內(nèi)盡可能地制作最大尺寸的部件時，如果不沿著造型區(qū)域的對角線斜著造型，就無法讓部件全部位于造型區(qū)內(nèi)，在這種情況下，造型方向有時會與成型品的基準(zhǔn)面成“斜角”(圖2)。因此很難直觀地掌握成型品的強度和應(yīng)變。而且，以FDM等方式直接用長纖維來造型的3D打印機經(jīng)常會因為打印不同的層而改變纖維的朝向。在這種情況下，新工具也能預(yù)測能否獲得成型品所需要的特性。
預(yù)計Digimat AM的用戶界面將會把畫面分成左中右三部分，右邊部分用于操作造型工藝(造型方向及速度)，中間部分用于操作材料物性，左邊部分用于操作成型品的形狀和構(gòu)造。與纖維強化樹脂的注射成型用“Digimat RP”相似。將在Digimat的材料數(shù)據(jù)庫“Digimat MX”中保存3D打印機用材料的數(shù)據(jù)，使其與Digimat AM聯(lián)動。
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