利用連續(xù)纖維（如玻璃纖維或碳纖維）加強(qiáng)3D打印零件是一項(xiàng)有商業(yè)價(jià)值的制造能力。它使用戶(hù)能夠輕松打印遠(yuǎn)強(qiáng)于塑料制成的零件。在給零件添加纖維時(shí)，用戶(hù)需要做一些決策：纖維填充的分布方式（同心或各向同性），使用多少纖維以及在零件的哪個(gè)部分放置纖維。

雖然默認(rèn)的纖維設(shè)置對(duì)大多數(shù)應(yīng)用都有效，但某些情況需要手動(dòng)放置纖維。纖維覆蓋允許更多地控制纖維的放置，使用戶(hù)能夠?yàn)橹付ǖ膶幼远x纖維設(shè)置。

在之前，為了確保零件的完成度和完整性，這些定制的纖維覆蓋設(shè)置只能應(yīng)用于特定層上。現(xiàn)在Markforged宣布一項(xiàng)新功能——纖維覆蓋素描（sketch），它允許用戶(hù)在每個(gè)層內(nèi)控制纖維的放置。

為什么要使用纖維覆蓋素描？

這項(xiàng)新功能提供了對(duì)纖維路由的更多控制。用戶(hù)可以有選擇性地加強(qiáng)零件上的關(guān)鍵特征，而無(wú)需加強(qiáng)整個(gè)零件或?qū)?。這可以更有效地利用連續(xù)纖維，進(jìn)而降低材料成本。

工作流程很簡(jiǎn)單:創(chuàng)建一個(gè)纖維覆蓋（override），添加一個(gè)素描（sketch），纖維路由將自動(dòng)更新。

將仿真與這一新功能結(jié)合使用可以加速找到并驗(yàn)證確保零件性能所需的纖維量的過(guò)程。

在這一新的功能中，用戶(hù)可以通過(guò)在X射線(xiàn)視圖中進(jìn)行素描，精確地指定在一組層內(nèi)的特定區(qū)域內(nèi)添加或移除纖維。這使用戶(hù)能夠更加靈活地調(diào)整零件的強(qiáng)度和剛度，而無(wú)需對(duì)整個(gè)零件或?qū)舆M(jìn)行全面的纖維加固。這項(xiàng)功能為用戶(hù)提供了更高級(jí)別的控制，以滿(mǎn)足特定設(shè)計(jì)和性能需求。

                                                                         在內(nèi)部視圖中添加素描（sketch）

                                                                    以在一組層內(nèi)的特定區(qū)域添加或移除纖維

工作流程示例

舉例如下面所示的零件,這是用于光學(xué)光板的夾具。

目標(biāo)是找出哪種打印設(shè)置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)符合或超過(guò)其安全系數(shù)要求的零件 — 同時(shí)盡量減少材料成本，因?yàn)閷⒁圃?50個(gè)這樣的零件。

                                                                                 用于光學(xué)光板的3D打印夾具

這個(gè)零件必須能夠在不發(fā)生故障的情況下承受最大負(fù)荷為400N。目標(biāo)安全系數(shù)為1.5，考慮到負(fù)荷中的不確定性，有助于確保零件在使用中不會(huì)發(fā)生故障。

首先，用戶(hù)可以使用模擬驗(yàn)證基準(zhǔn)零件的性能 — 該零件使用Onyx的默認(rèn)設(shè)置。最小安全系數(shù)為1.06，未達(dá)到1.5的要求。

默認(rèn)100% Onyx設(shè)置進(jìn)行仿真的結(jié)果是，

最小安全系數(shù)為1.06，未達(dá)到1.5的目標(biāo)

為增加到最大的強(qiáng)度，用戶(hù)可以在所有層上添加連續(xù)玻璃纖維，并采用各向同性的布線(xiàn)。在這次強(qiáng)度提升之后，仿真預(yù)測(cè)安全系數(shù)為2.74。盡管這個(gè)零件現(xiàn)在比默認(rèn)零件強(qiáng)得多，但付出了代價(jià) — 材料成本和打印時(shí)間也顯著增加。

由于安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際需要，有機(jī)會(huì)減少玻璃纖維的使用量 — 并顯著降低材料成本。這就是纖維覆蓋素描發(fā)揮作用的地方。

使用纖維覆蓋素描，玻璃纖維僅添加到對(duì)零件效益最大的區(qū)域 — 即負(fù)荷承載區(qū)域（負(fù)荷和主要緊固件之間的區(qū)域）。經(jīng)過(guò)纖維覆蓋素描后，模擬顯示預(yù)測(cè)的安全系數(shù)為1.58：這意味著這個(gè)零件在使用遠(yuǎn)少于默認(rèn)情況下的玻璃纖維的情況下仍然超過(guò)了強(qiáng)度要求。

與在所有層中添加纖維的相同零件相比，每個(gè)仿真優(yōu)化零件的成本減少了37%，打印時(shí)間降低了44%。這些儲(chǔ)蓄會(huì)在每次打印作業(yè)中迅速累積。例如，對(duì)250個(gè)優(yōu)化零件的生產(chǎn)運(yùn)行將節(jié)省$1,197的材料成本和34天的打印時(shí)間。

                               將連續(xù)玻璃纖維放置在具有所有層纖維的零件中的位置（左側(cè)）以及具有定義纖維的零件中的位置（右側(cè)）：

總 結(jié)

Eiger 的新型纖維覆蓋草圖功能可通過(guò)對(duì)纖維位置的更多控制來(lái)降低材料成本。這一新功能是對(duì)模擬功能優(yōu)勢(shì)的補(bǔ)充。將兩者結(jié)合使用，可快速、輕松地獲得性能驗(yàn)證零件，而無(wú)需消耗過(guò)多時(shí)間和連續(xù)纖維。

現(xiàn)在，Eiger 中的每個(gè)人都可以使用光纖覆蓋草圖。仿真是高級(jí) Digital Forge 訂閱層中的一項(xiàng)功能。聯(lián)系我們，了解有關(guān)模擬的更多信息。