Strecs: бесплатный инструмент для создания переменного заполнения для более прочных и лёгких 3D-печатных изделий

Появился новый — и бесплатный — инструмент для автоматического создания переменного заполнения для заданий 3D-печати FFF.

Инструмент называется Strecs и разработан Танигучи Томохиро, который искал более эффективный способ создания сложных узоров заполнения. Он объясняет:

«Как энтузиаст инженерного дела, я хотел применить научные принципы к 3D-печати. ​​Моей целью было создавать детали с оптимальным соотношением прочности и веса, а не просто с равномерным заполнением».

Что именно делает эта технология? Идея заключается в проведении анализа механических напряжений в детали и последующем создании шаблона заполнения, соответствующего уровню напряжений. Области с более высоким напряжением заполняются более плотно, и наоборот. Это позволяет печатать прочные детали с меньшим расходом материала.

Это звучит как продвинутая техника, которую могут использовать профессионалы, и это так — просто у нас есть бесплатный инструмент, который позволяет вам делать что-то очень похожее.

Процесс использования включает в себя несколько различных инструментов. Вот базовый рабочий процесс после установки Strecs с их страницы на GitHub:

• Создайте 3D-модель детали в предпочитаемом вами инструменте, при условии, что вы сможете экспортировать ее в формат STL.
• Импортируйте деталь в FreeCAD — инструмент 3D-моделирования с открытым исходным кодом.
• В FreeCAD используйте собственный инструмент FEA для подготовки анализа напряжений детали.
• Экспортируйте этот анализ как файл VTU.
• Импортируйте файлы STL и VTU в Strecs.
• Strecs делит деталь на четыре области, каждая из которых имеет уникальную плотность заполнения.
• Отрегулируйте ползунки в Strecs в соответствии с ситуацией.
• Экспортируйте полученный файл 3MF.
• Разрежьте и распечатайте файл 3MF, используя обычный процесс 3D-печати.

Вверху вы видите результаты этого рабочего процесса, где Томохиро анализировал нагрузку на коробку в простом сценарии. Конечно, система может обрабатывать и более сложные сценарии. Он также предоставил видеоинструкцию, демонстрирующую, как всё это работает:

Вам также потребуется установить FreeCAD, если вы этого ещё не сделали. Я раньше пользовался FreeCAD, но не знал, что в нём есть функция FEA. Она кажется немного спрятанной, но Томохиро показывает, где её найти, в видео.

Это очень интересный рабочий процесс, который может принести некоторую пользу операторам 3D-принтеров, особенно с учетом того, что он совершенно бесплатен — и Strecs, и FreeCAD доступны бесплатно.

Работает ли это? Да, конечно, он создаёт заполнение различной плотности. Но действительно ли это обеспечивает необходимую прочность? Похоже, что это может быть ещё не всё, как считает участник Reddit и инженер по прочности Imposter_Engineer, который перечислил некоторые проблемы, которые могут повлиять на производительность Strecs:

Напечатанные детали ведут себя совершенно иначе, чем модель. В вашем примере в FEA-расчёте используется полностью твёрдая, предположительно изотропная балка. Связность слоёв слабее прочности в плоскости, а заполнение приводит к ортотропному поведению. Реальные траектории нагружения и распределение напряжений определяются анизотропией и наличием пустот, а не предположением об однородности объёмного материала в вашем FEA-расчёте.

Критерий текучести по Мизесу — скалярный критерий текучести для пластичных изотропных материалов при многоосном нагружении. Он не является показателем необходимого уровня заполнения. Для анизотропных пластиков, послойного наращивания и хрупких режимов разрушения это совершенно неверная метрика.

Внутренняя геометрия влияет на жёсткость, что, в свою очередь, меняет распределение напряжений. Если вы меняете плотность заполнения в зависимости от напряжения, вы меняете жёсткость, которая, в свою очередь, меняет напряжение, а оно, в свою очередь, меняет «оптимальное» заполнение. Без итерации моделирования с использованием фактической напечатанной геометрии вы просто настраиваете неверную структуру.

В результате Imposter_Engineer полагает, что Strecs «нужно гораздо больше доработать, чтобы хотя бы начать применяться на практике».

Тем не менее, он может оказаться полезным в качестве введения в процесс FEA для некоторых операторов 3D-принтеров.

Источник GitHub и Reddit

По вопросам 3d печати, 3d сканированию, обучению в Краснодаре писать сюда:

телеграм — https://t.me/fidller

почта — shope@fidller.com

все о кино тут — https://news.fidller.com
наш магазин — https://fidller.com
мы в телеграм — https://t.me/fidller_com
группа 3д печати — https://vk.com/3d_krd_123
https://t.me/pechat3dkrd
https://rutube.ru/channel/23475108/