RepRap创建新开源软件，可3D打印出像钢一样坚硬的斑纹梁

魔猴君行业资讯 989天前

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导读：2021年8月17日，开源3D打印机的开发商RepRap公司开发了一套最新的Python脚本，使用户能够3D打印低成本的PLA梁，其硬度与钢制同类产品相差无几。

这个开源的FreeCAD程序设计的独特之处在于操作便捷、易于使用，因为它只要求用户指定一些非常基本的参数。这包括梁的长度、宽度和高度，以及支杆的厚度和梁两端安装块的直径和螺丝孔的数量。然后，该脚本会依据参数自动生成整个梁的3D打印模型。RepRap已经用Creality的无限Z型带CR-30系统测试了其程序，该系统可以打印（理论上）无限长的梁。这套脚本同样适用于标准FFF系统，但如果没有传送带，打印的横梁将被限制在构建板的长度内。

RepRap公司在一篇博文中写道："很多人在这种类型的机器上打印了长工字梁，但我们认为，我们要写一个Python FreeCAD程序来生成更适合3D打印的参数化梁，利用这种技术的复杂性或多或少是免费的，而且无限长带式打印机可以打印许多悬空的形状，而无需支撑材料。"

△由RepRap的设计脚本自动生成的高刚度梁。图片来自RepRap

软件工作原理

这款新型软件将梁的结构表示为四面体的重复块，众所周知，四面体是非常坚固的，大部分材料都集中在外表面。这使结构具有较高的横截面积的第二动量，在所有方向上提供充足的抗弯能力。对角线支柱也是有角度的，以确保具有45°印刷角度的带式打印机可以制作整个梁，而无需使用支撑材料。

RepRap的程序还在每根梁的两端自动生成安装单元，使梁可以用螺栓固定在彼此或其他物体上。较大的孔是为了让电线、管子和驱动轴等部件沿着梁的中心运行，而较小的孔则允许在大孔周围有角度的增量。

△CrealityCR-30上的光束打印。照片来自RepRap

像钢铁一样坚硬

为了测试Python脚本效果如何，RepRap3D打印了一组PLA梁，并使用一个简单的重量和千分表装置对其中一个梁进行了弯曲测试。打印的梁的长度为175毫米，重量为47.7克。它的刚度被确定为1.02 x 10-⁴ mN-1，而它的弯曲刚度（杨氏模量*面积的第二矩）被计算出结果为17.5Nm2。

RepRap计算出同样长度（175毫米）的5毫米正方形钢梁也将重约47克。尽管钢梁在物理上比打印的对应物要小，但RepRap3D公司所3D打印得个PLA梁结构却可以表现出与相同重量钢结构相差无多的硬度。此外，使用3D打印可以实现梁的可变尺寸，使各种结构参数集成到梁的内部，并可以轻松实现复杂的附加结构和孔结构。