3D打印模型的有限元分析和压缩测试

来源：增材之光

研究人员在“通过压缩试验对3D打印模型进行有限元分析”中深入研究复杂的分析和测试。在这项研究中，研究人员使用有限元分析工具对3D打印部件进行模拟和测试，重点放在在样本模型上试验“特定的强制条件”，采用一种策略，允许对部件进行更快、更经济的评估。

FEA允许研究人员（最终制造商）证明通过其他方法创建的各种不同的原型，但现在重点放在以多种不同材料打印的部件上，包括ABS、PLA等。选择方块样本进行研究，因为有可能提高表面应力的准确性和分布，目的是让工程师最终能够“信任”3D打印对象的有限元法。

一些3D打印材料的属性。

压缩测试包括将3D打印样本标记为各向同性或各向异性，重点是避免各向异性和层间空隙。在检查样品时，研究人员能够看到FDM 3D打印部件的内部结构，以及密度的评估。进行了实验和计算测试。

（左）15%质量的ABS原型，（右）85%质量的ABS原型

“使用Autodesk Inventor获得的结果与实验测试结果进行比较。箭头表示负载施加到负载轴的方向。水平轴，即打印对象的原始轴，表示从上方轴向分布的载荷，相对于层的颗粒，垂直轴代表从试样侧面向层颗粒施加的轴向荷载。”

有限元分析以所使用的材料和技术以及设计为中心，研究人员指出，根据所使用的模拟软件，这可能有所不同。多孔性和粘附性都是问题。研究人员继续注意到，实验结果和模拟结果之间也存在着“巨大的差异”，试样的硬度比实验样品高出50%。

（左）施加载荷前，（右）施加载荷后

在注意到样品在水平/垂直载荷下表现不佳的情况下，研究人员意识到3D打印块样品是各向异性的。填充模拟结果和实验结果也大不相同，因为Autodesk设计和模拟被视为实体（而非多孔）对象；事实上，在某些情况下，样本根本不相似。

实际测试结果

在观察样品（或功能部件）时，评估以下内容至关重要：
适用范围
使用环境
特定轴上的操作相关应力

研究人员总结说：“从这项研究中获得的不同材料在两个不同分层轴上的不同载荷下得到的结果显示出抗压强度的巨大变化。这确定了3D部件的设计在很大程度上取决于部件的应用。”

虽然3D打印提供了广泛的优势，但与更传统的生产方法相比，能够随意编辑设计和创建一个又一个迭代是最大的优点之一。今天的研究人员正在进行许多不同类型的可行性研究，介绍新工作流程功能的方法以及有关成本分析的更多信息。

使用Autodesk Inventor软件，ABS塑料的最大位移为12200N