您是否曾经看过材料数据表并想知道什么是弯曲强度和弯曲模量？还是考虑了这些属性与3D打印世界的关系？
什么是弯曲强度？
弯曲强度是指材料对弯曲力的阻力的阻力。通常使用三分弯曲测试来测量弯曲强度，其中将弯曲力施加到标准化的测试样品上。在典型的弯曲载荷条件下，零件的顶部和底部的区域具有最高的应力，而零件的中心线沿着中性轴保持相对较低的应力。
在此示例中，红色表示高应力的区域。
了解弯曲模量
弯曲模量是刚度的良好度量。考虑到这一点的好方法是问：“当我试图弯曲时，零件会弯曲多少？”通过将应力变化除以应变的变化来计算弯曲模量。较高的弯曲模量与较高的刚度有关。连续纤维增强的3D印刷复合零件具有明显更高的弯曲模量。
在此图表中，弯曲模量被确定为应力 - 应变图上每条曲线的斜率。
打印方向和分裂零件
提高弯曲强度的最简单方法之一是有效地将您的零件定向在构建床上。对于许多3D打印技术，打印方向对于优化机械性能至关重要。对于属于美国测试和材料学会（ASTM）材料挤出类别（FDM，FFF，CFF）的3D打印机尤其如此。与Z平面相比，这些机器产生的零件在XY平面中更强。该行为称为各向异性特性。
在此示例中，我们有两个圆柱模型。一个主要在XY平面上打印，另一个主要在Z平面中打印。
在三分弯曲弯曲测试中，加载条件有利于零件层在Z样品中分配。回想一下，弹性测试样品中高应力区域的中心位于零件的末端。XY样品在此测试中的性能要好得多。
添加纤维增强
在3D印刷零件中最大化弯曲强度的最有效方法之一是在特定的高压力区域中添加或嵌入更强材料的加固。可以采取一些不同的策略来显着提高零件强度。由专利技术称为CFF（连续细丝制造）标记使用户能够将纤维嵌入印刷零件中。这些纤维包括碳纤维，Kevlar，玻璃纤维和高强度 - 高温玻璃纤维。
纤维图案，位置和方向都是根据您的设计要求定制的。切片软件Eiger使增强过程无缝且自动。这种易于工作流程，您可以花更多的时间设计下一部分，而打印机则可以生产具有出色强度和化妆品饰面的零件。
改变几何形状
改善弯曲强度的另一种久经考验的方法是改变部分几何形状。添加肋骨，桁架和毛刺可以显着改善弯曲测试中的零件性能。在此示例中，我们将再次考虑弯曲测试样品。我们这次将重点放在弯曲过程中的位移上，这在下面的图中显示：（a）无肋骨，（b）两个肋骨和（c）三个肋骨。用一个SOLIDWORKS静态模拟研究，我们可以预测每个样品在给定负载下会弯曲多少。
让我们看一下每个样本的计算位移：
从测试结果中，我们看到添加肋骨可显着减少在同一负载下经历的偏转量。在我们的测试中，我们可能会一直添加肋骨，但是，添加额外肋骨的好处不再值得额外的重量。添加功能以提高弯曲强度时，设计师必须意识到增加的零件重量和尺寸。当然，这是一个平衡的行为，但我们是工程师！
添加结构成员和衬套
另一个强化策略是在印刷零件中添加更强大的结构成员。当将现成的物品添加到定制的3D打印几何形状中时，这可能非常有效。现成的物品通常是标准化的形状，易于使用且具有成本效益。这允许3D打印零件专注于设计的定制几何需求。该策略也通常用于高磨损区域，例如线，接触表面和衬套。下图显示了一个3D打印的零件，该零件是用标准铝制扁平件加固的，可在高磨损区域孔中进行结构支撑和黄铜衬套。
通过利用这种方法，您可以生产出强大而持久的零件，以占其他制造方法的一小部分。根据零件设计的不同，还可以通过长时间使用现成的结构成员代替塑料来大大减少打印时间。
你有它。通过使用这些技巧和窍门，您一定会产生更强大，更硬的零件。您还有其他技巧和技巧，可以改善3D印刷零件的弯曲强度吗？让我们在评论中知道。
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