Résistance d'une piece imprimée

[Dudulle]

Bonjour

Je voudrais réaliser une pièce en impression 3D en PLA qui sera soumisse à une vitesse de rotation maxi de 4000 t/min.
En gros elle aura la forme d'un petit saladier de 15 à 20cm de diamètre (je peux fournir un schéma éventuellement). D'après Cura la pièce va peser environ 300 grammes avec un remplissage gyroide à 50%.
La piece sera normalement bien équilibrée, mais à cette vitesse je suppose qu'il s'établit des contraintes non négligeables dans la structure ; sont elles suffisantes pour la casser ?

 

[trmon]

Bonjour,
Il y a des formules simples pour calculer la tenue à l'éclatement des disques minces et des tubes en rotation, regardes sur google
Mais pour les appliquer encore faut il connaître le module d'young du PLA (pas simplement théorique, réel après impression), ça c'est pas gagné

[Sans calcul] et si il n'y a pas d'autre effort je dirais que ça ne cassera pas, la masse volumique étant faible et la masse répartie si j'ai bien compris la forme (au sens pas de gros volume de matière au niveau du diamètre extérieur)
A confirmer par d'autres personnes

 

[MegaHertz]

Bonjour,

Tu fais tourner à 6000 pendant 30minutes et tu verras bien si ça tient.

 

[yvon29]

Bonjour

Tu peux considérer que ta pièce est un anneau dont le diamètre le diamètre maxi , comme la jante pour une roue de vélo.

Tout ce qui est en dessous peut retenir, comme les rayons de la roue de vélo.

Mais d'autres parties peuvent agir uniquement comme de la masse morte : les parties non liées au centre et qui sont sectionnées.

Si tu pouvais partager une image...

La formule de calcul d'un anneau en rotation c'est :
Contrainte en MPa = Rau x V**2
Rau densité en kg/m**3
V vitesse tangentielle en m/sec

Densité : 1200 kg/m3 (?)
V = 2πR x 4000 / 60
V = 2 x 3,14 x 0,1 x 4000 / 60 = 42 m/sec

Contrainte = 1250 x 42**2 = 2,16 MPa
Soit 2 Newton par mm carré...
Ce qui n'est pas énorme.

Fait une éprouvette de traction de forme torique avec ton imprimante et suspens y progressivement des masses jusqu'à la rupture.

PS :
1 --- prends une section travaillante plus grosse que 1 mm2, par exemple 30 ou même 50 mm2 pour éviter des decohesions de grains.

2 --- cet essai n'a pas grande valeur, il faudrait au moins une dizaine d'éprouvettes pour en tirer un moyenne.

3 --- @trmon le module d'Young sert pour le calcul des déformations, pas pour celui des contraintes.

4 --- @MegaHertz effectivement, faire un essai en rotation, mais en montant jusqu'à la vitesse d'éclatement.
Éventuellement faire un essai de fatigue en faisant des cycles n1 n2 n1n2....

 

[Earthwalker]

environ 300 grammes avec un remplissage gyroide à 50%

 

[AlliPapa]

Bonjour,

Le "sens" d'impression va influencer la résistance, l'impression est assimilable au fibres du bois

A reflechir avant de definir le sens de pose sur le plateau


.....juste pour alimenter la reflexion
bat
Allipapa

 

[Dudulle]

Bonjour et merci pour vos réponses.

Si tu pouvais partager une image...

Voici quelques vues de la pièce. Le diamètre maximal est de 155mm. La pièce n'est pas encore définitive mais elle devrait ressembler fortement à ça.
Il y a 4 trous pour y glisser des tubes qui pèseront chacun 7 grammes.

En ce qui concerne le sens je pensais l'imprimer comme elle est représentée en haut à droite vue de coté, ou en haut à gauche vue de dessus, ce qui devrait logiquement maximiser la résistance.

 

[trmon]

@yvon29 oui tu as raison, confusion dans mes propos, c'est la limite à la rupture qui nous intéresse

 

[yvon29]

Re bonjour

Il y a des trous qui divisent la section de la partie asymétrique par 2 (c'est la périphérie au plus grand diamètre du cône)

Donc on a :
- De la masse morte entre les trous + les tubes
ratio masse morte / masse travaillante = environ 90 % = mettons 100% (autant de masse morte que de masse travaillante : on se pénalise volontairement )
+ les tubes ajoutons 10% (tube mince ...ce sera surement moins...)
Autrement dit, la masse volumique rau est multipliée par 2.2
===> donc contrainte à multiplier par 2,2

- Les trous créent une coefficient de concentration de contrainte (Kt) de 3
==> donc contrainte à multiplier par 3

AU TOTAL : multiplier la contrainte d'un anneau simple par ... 6,6 !

Donc on arriverait à 2.16 x 6.6 = 13.7 MPa = 1.4 hbar

Comme éprouvette, il faudrait la réalisée comme si elle avait été prélevée dans le sens tangentiel.
Voici un dessin d'une éprouvette avec deux extrémités filetées , plus simple percer un trou à chaque bout pour le chargement...

Le rayon de 60 mm peut être supprimé mais celui de 20 devra de préférence être conservé...
au lieu d'un filetage M28 , mettre par exemple un carré de 20 mm
Attention à ce que ça ne casse pas au niveau de l'application de l'effort ....

Tu peux éventuellement diviser toutes les dimensions par 2 : diamètre 5 mm , longueur 80 mm ...

 

[Dudulle]

Merci pour ce complément d'infos.
Il faudrait que cette éprouvette puisse supporter combien ?

 

[MegaHertz]

Bonjour,

Tu es en phase de R&D, imprimes en une et fais tourner à 1.5x la vitesse de fonctionnement pour voir si ça tient.

De toute façon imprimer une éprouvette te fera à peu près aussi cher qu'imprimer directement la pièce pour avoir des valeurs théoriques que de toute façon on ne peut pas vraiment appliquer à une pièce imprimée.

 

[ramses]

Bonsoir à tous,

même réponse que MagaHertz à ceci prêt que je l'imprimerais "pleine" et en PETG !

Bien à vous tous

 

[Vété]

Salut,

Vas tu utiliser toi même cette centrifugeuse?

La plupart des utilisateurs ne sont pas très regardants sur l'équilibrage de la machine. En fonction du remplissage de chaque tube, il faut ajouter en face un tube de même masse. mais j'ai déjà vu souvent des centrifugeuses qui sont mal équilibrées et se promènent sur la table à cause des vibrations. Ceci devrait également être pris en compte.

Pas moyen de récupérer un rotor sur une autre machine, quitte à réaléser le centre si besoin? En général, les roulements et le moteur sont morts mais les rotors sont intacts.

 

[Dudulle]

Bonjour,

Tu es en phase de R&D, imprimes en une et fais tourner à 1.5x la vitesse de fonctionnement pour voir si ça tient.

De toute façon imprimer une éprouvette te fera à peu près aussi cher qu'imprimer directement la pièce pour avoir des valeurs théoriques que de toute façon on ne peut pas vraiment appliquer à une pièce imprimée.

J'y pensais depuis le début, mais si possible je voulais eviter de l'imprimer plusieurs fois d'où ma question initiale, mais je pense que ça reste le meilleur moyen de vérifier.
Je vais utiliser cette centrifugeuse moi même, et je ferais attention à bien l'équilibrer.

 

[MegaHertz]

Bonjour,

Si la pièce tient tu n'auras aucune raison d'en ré-imprimer une.
Si elle tient pas c'est qu'elle ne fait pas l'affaire et tu réimprimeras après re-design.

Dans les deux cas tu n'auras fait que travail utile.

 

[Dudulle]

J'avais l'intention d'augmenter la vitesse à outrance, pour voir si ça tient toujours, mais je me contenterai alors de tourner à 6000 t/min.

 

[yvon29]

Oui c'est le plus simple...

Attention, la contrainte augmente avec le carré de la vitesse...
De 4000 à 6000 =>contrainte x 2,25....

Comme coeff pour un test c'est peut être beaucoup...