...Бороться с консолью можно бесконечно долго. Главное, чтобы этот процесс доставлял удовольствие (Конфуций, V век до н.э.)
Примем за догму мысль, что жесткости много не бывает.
Задача: получить примерно максимально возможную жесткость конструкции консольного кронштейна стола 3д принтера при заданной массе. Пусть это будет 1.5 кг.
С большим интересом пообщался со специалистами в сфере "шэйп оптимизэйшн" и "генеративный дезигн", сделал некоторые интересные для себя выводы.
В итоге решил пойти по следующему плану:
1. Прорисовка болванки будущего стола, обозначение точек приложения сил
2. Первые прикидки геометрии. По рекомендации взял сетку покрупнее (значительно ускоряет процесс расчёта), плюс постарался задать параметры таким образом, чтобы сетка располагалась в 1 слой по высоте болванки, имитируя одну толстую листовую деталь. Предварительная цель - снизить массу на 60...70%
3. Что характерно, оптимальные формы деталей работающих на изгиб и кручение значительно отличаются друг от друга. Изгиб отлично воспринимают два двутавра, исходящие от зоны фиксации линейных подшипников. Однако, чтобы сопротивляться кручению алгоритм стремился привести конструкцию к замкнутому коробчатому сечению. В результате нескольких итераций получил приблизительную схему расположения будущих рёбер стола.
4. В поисках золотой середины попытался объединить предлагаемые конфигурации. Внутренние рёбра в большей части работают на изгиб, внешние - кручение. Плюс добавил технологическую перемычку в передней части. Она облегчит сборку, сварку и последующую мех.обработку.
5. После вычитания "лишнего", каждый отдельно взятый элемент образует собой двутавр, работающий в заданных направлениях.
6. Для тех, кто работал с ЛСТК известно, что постоянная (единая) толщина материала для такого профиля не рациональна. Центральная стенка на порядок слабее включается в работу, нежели горизонтальные полки. Поэтому снова обращаемся к опыту инженеров-строителей и изображаем облегченный двутавр. Этот приём позволил сэкономить еще почти 20% массы, не потеряв при этом в жесткости и прочности.
7. В итоге получаем технологичную и, на мой взгляд, довольно симпатичную сборку из вырезанных лазером листовых элементов, собираемых в шип-паз для однозначной ориентации. Несколько отверстий позволят стянуть винтами конструкцию перед сваркой.
8. В этом решении решил отказаться от фланцевых подшипников, чтобы не заморачиваться перпендикулярностью центральной оси направляющей и плоскости крепления. Соосность, шероховатость и допуск отверстий под втулки LM12LUU обеспечит последующая расточка. А завершающая электрополировка добавит +15 к внешнему виду =)В итоге пространственная конструкция из листа 2 мм в сумме со втулками весит ≈1.3 кг
9. Для проверки накинул по 5 кг на втулки. Предполагаемые деформации видны на видео.
ЗЫ. В завершение хочу показать еще несколько вариантов конструкции, полученных при помощи алгоритма генеративного дизайна от автодеска для разных типов нагружения. (Добрые люди из чатика помогли =) Там же, кстати, будет продолжение про крепление нагревательной платформы и компенсацию температурного расширения). А пока предлагаю вдохновиться машинным творчеством =)
