Polarfrosch:
775:
Nun zu deiner Frage: Laut Dem Bambulab Datenblatt (
eu.store.bambulab.com/products/ppa-cf unter "Filament TDS") beträgt die Zugfestigkeit für PPA-CF mit 100% infill in XY Richtung (welche der geplanten Richtung des Drucks in meinem falle entspricht) Nach ISO 527-2 1B getestet 168 MPa. Dies sollte (zumindestens nach kurzer recherche) 1:1 N/mm² entsprechen.
Diese Werte entsprechen Laut Tabellenbuch ca einem EN-GJL-150 Guss oder einem AlMg2Mn0,3 Aluminium.
Mein neu konstruiertes Teil hat an der dünnsten Stelle (8,1er Bohrung für Drehachse der Lima) einen Querschnitt von 610mm². Wenn ich also mein Teil in Vollmaterial Drucke und wir von den Besagten 168N/mm² ausgehen und jegliche verteilung der Kräfte außer acht lassen, müsste man rein Rechnerisch mit ca. 102kN = ca 10t nach unten ziehen, damit es abreißt.
Der Beitrag ist jetzt ja schon ein paar Tage alt, aber ich möchte trotzdem noch etwas Senf dazu geben...
Grundsätzlich sind 3D-gedruckte Teile oft besser, als man sich vorstellt. Aber man sollte sich trotzdem über die Einschränkungen im Klaren sein.
Zum Beispiel wären da:
- Temperaturbeständigkeit - die Festigkeit von Kunststoffen nimmt mit der Temperatur rapide ab
- Steifigkeit - der E-Modul von Kunststoffen ist ein Nasenwasser gegenüber fast allen Metallen. Man muss also mit mehr elastischer Verformung rechnen, oder die Formsteifigkeit des Bauteils entsprechend anpassen
- Kriechen - gerade unter erhöhten Temperaturen kriechen Kunststoffe, wenn sie dauerhaft belastet werden. Es kann also sein, dass ein Teil jetzt noch passt, aber in nem Jahr nicht mehr
- Versprödung - tiefe Temperaturen verringern die Elastizität enorm. Da können dann Vibrationen ziemlich ungünstig sein. Was bei "normalen" Temperaturen noch geht, weil eine Belastungsspitze in Verformung umgesetzt wird, kann bei strengem Frost den Tod des Bauteils bedeuten. Nur der Vollständigkeit halber, Baustähle haben auch so ein Verhalten, nur nicht so extrem. PPA-CF ist halt auch allgemein recht spröde, eine Bruchdehnung von 3,2% heißt, da gibt es quasi keine Vorwarnung.
- Schichthaftung - sorgt für sehr anisotropes Verhalten. Die Festigkeit in der Druckebene ist (bei Zugbelastung) erheblich besser als senkrecht zur Druckebene. Die einzelnen Schichten haften einfach nicht perfekt aneinander
- Anisotropie durch die Faserverstärkung - durch den Druck orientieren sich die Fasern in Richtung der Vorschubbewegung. Da hat man dann eine recht hohe Festigkeit. Aber nicht nur senkrecht zur Druckebene, sondern auch quer zur Vorschubrichtung leiden die Eigenschaften
- UV-Beständigkeit - manche Kunststoffe sind da gut, andere so schlecht, dass man beim Einsatz im Außenbereich ziemlich vorsichtig sein muss
- Beständigkeit gegenüber Chemikalien - und hier hat man recht schnell ein echtes Problem. Öle, Kraftstoffe, Kühlmittel... Spannungsrissbildung kann ziemlich übel sein. Gib mal einen Tropfen Spiritus auf ein belastetes Bauteil aus z.B. Polystyrol, und die Augen gehen auf
- Wasseraufnahme - PPA-CF schneidet hier überraschend gut ab, aber z.B. handelsübliches PA würde schon deutlich Federn lassen
- Kerbwirkung - wenn Schichten nicht perfekt aufeinander passen, können kleine Fehlstellen entstehen, die eine Kerbwirkung verursachen
Und einige der Effekte können auch an Stellen zuschlagen, die man zunächst mal gar nicht auf dem Radar hat. Wie sieht es mit der Flächenpressung unter den Schraubeköpfen aus? Die Temperatur an der Stelle, an der das Ding z.B. am Motorblock angeflanscht ist? Da hat man dann eine Dauerbelastung UND hohe Temperaturen.
Ich will jetzt nicht sagen, dass ein 3D-gedrucktes Bauteil dafür nicht funktionieren kann. Insbesondere bei einem "technischen" Material und nicht nur schnödes PLA hat man schon bessere Chancen. Aber einfach nur auf die Zugfestigkeit zu schauen und zu sagen "joa, passt" ist mit etwas Risiko behaftet. Man sollte schon auch den Rest noch abprüfen, wenn man es ordentich machen will.
Ein (langfristiger) Erfahrungsbericht wäre auf jeden Fall extrem interessant!
Grüße,
Polarfrosch
Moin,
ich weiß, lange schon nichts mehr geschrieben, kommt jedoch davon, dass ich aktuell zwischen Weiterbildung und Familie nicht viel Zeit (und Laune) habe mich mit dem IHC zu befassen. Außerdem will ich bei den aktuellen Temperaturen und dem Wetter auch nicht draußen arbeiten.
Ich denke mal das ich im April oder so um den dreh rum mal dazu kommen werde mit der Lima und dessen Halter zu befassen, Passgenauigkeit von den Dateien konnte ich noch nicht prüfen aus genannten Gründen, jedoch kann @-DengDeng- vielleicht etwas dazu sagen, ihm habe ich die Dateien eben mal per PN geschickt.
Zum Material habe ich mir auch keine großen Gedanken gemacht, weil ich damit schon mal einige Ersatzteile für das Auto eines Kumpels gedruckt hatte (Ansaugtrichter von einzeldrosseln, Halterungen für Zündspulen, Adapterklötze, etc.), da diese Teile oftmals auch hohen Temperaturen ausgesetzt sind und wir bis lang noch keine Probleme mit Spröden oder geschmolzenen Teilen hatten, bin ich guter Dinge. Langzeittechnisch wird sich das Ganze noch beweisen müssen (wenn der Halter dann irgendwann mal eingebaut ist).
Die Temperatur, wo das ganze festgeschraubt wird, habe ich nicht gemessen, die Position ist ja vorne am Zylinderkopf, welcher denke ich mal bei Dauerbelastung dort um die 90-100° haben wird (Kühlwasser ca. 90° laut anzeige). Die Luft, wo hier vom Lüfter drüber geblasen wird, hat schätzungsweise 60°.
Das PPA-CF hat eine Glastemperatur von ca. 85°, das ist die Temperatur, wo das Material anfängt, weich zu werden, jedoch haben wir dort bei den eben genannten Bauteilen noch keine sonderliche Verformung oder ähnliches festgestellt, obwohl wir dort auch schon höhere Temperaturen hatten.
Ein Praxistest werde ich auf jeden Fall noch machen, und wenn der Halter das Ganze nicht überlebt, wird auch nicht wirklich etwas kaputtgehen, die Lima ist unten ja noch mit einer Halterung verschraubt. Wenn der Halter nun Brechen sollte oder sich sonst irgendwie verbiegt, dann wird die Lima wahrscheinlich zum Motorblock klappen und der Riemen wird sich lockern oder abspringen, was erstmal kein großes Problem darstellt (wenn man seine Anzeigen im Auge hat).
(Natürlich besteht dann auch die Möglichkeit den Halter aus anderen Materialien zu drucken aber erstmal schauen. Falls man das Ganze auf die Spitze treiben will, könnte man die gescannte Datei auch in einem SLS-Drucker drucken, dann wäre das Ganze auch stabil genug, jedoch habe ich damit wenig Erfahrung)
Ich freue mich weiterhin auf euere Rückmeldungen, meistens wird das Endprodukt besser, wenn sich einige Personen dazu Gedanken machen.
Gruß Felix
