Como projetar a rigidez utilizando as propriedades do material

O que é a rigidez?

Rigidez é o quanto uma coisa dobras quando se carrega nela. Se algo for muito rígidoSe for rígida, não se dobrará muito. Se não for rígido, dobrar-se-á muito.

Em Maquinação IstarAjudamos a fabricar peças que precisam de ser muito rígidas para muitas utilizações. Sabemos como escolher o material certo para tornar as suas peças fortes.

Porque é que a rigidez é importante

Peças rígidas:

• Não dobrar quando utilizado
• Manter a sua forma
• Funciona sempre bem
• Durar mais tempo
• Não partir

Palavras-chave a saber

• Módulo de Young: Um número que indica a rigidez de um material
• Momento de inércia: Como é que a forma ajuda a tornar algo rígido
• Deflexão: O quanto algo se dobra
• Anisotrópico: Material que é mais rígido de uma forma do que de outra

Materiais e sua rigidez

Vejamos qual é a rigidez dos diferentes materiais:

Em Maquinação CNC de alumínio da Istar Machining shop, utilizamos o melhor alumínio para todas as suas necessidades.

Exemplos do mundo real

Eis algumas formas como as grandes empresas utilizaram materiais rígidos:

1. Avião Boeing 787: Usado fibra de carbono para a carroçaria e obteve 20% mais rigidez do que com o alumínio
2. Carros Tesla: Fabricado numa única peça de alumínio para tornar mais rígido o 30%
3. Peças para pernas e braços para pessoas: Usado titânio com formas especiais para serem tão rígidos como os ossos (10-30 GPa)

Como a forma ajuda na rigidez

A forma da sua peça pode torná-la mais rígida, mesmo que utilize a mesma quantidade de material!

Isto é muito importante para Fresagem CNC em Maquinação Istar.

Matemática para a rigidez

O grau de curvatura de uma peça = (Força × Comprimento³) ÷ (3 × Módulo de Young × Momento de Inércia)

Isto significa:

• As peças mais compridas dobram-se mais
• Os materiais mais rígidos dobram-se menos
• As melhores formas dobram-se menos

Melhores formas para a rigidez

O nosso maquinagem CNC de precisão equipa da Maquinação Istar pode fazer estas formas para si.

Dicas para fazer peças mais rígidas

1. Escolher o material correto

Para peças muito rígidas e leves:

• Fibra de carbono
• Titânio

Para peças rígidas e de baixo custo:

• Aço
• Alumínio

Para peças que não necessitam de muita rigidez:

• Plásticos
• Madeira

2. Utilizar formas inteligentes

• Oca é melhor do que sólido
• Vigas em I são muito bons
• Costeletas e reforços ajuda muito
• Mais altura = maior rigidez

O nosso Maquinação de 5 eixos pode fazer até as formas rígidas mais complexas.

3. Cuidado com os pontos fracos

• Os cantos afiados tornam as peças 40-60% mais fracas
• Utilização cantos redondos
• Fazer mudanças suaves em espessura
• Adicionar mais material onde as forças batem

Testar o seu design rígido

É necessário garantir que o seu design é suficientemente rígido:

1. Testes de computador: Utilizar programas para ver se a peça se vai dobrar demasiado
2. Testes reais: Fazer a peça e empurrá-la para ver se dobra
3. Normas: Seguir regras como a ISO 527 para testar corretamente

Em Maquinação IstarPodemos ajudar a testar as suas peças para garantir que são suficientemente rígidas.

Novas formas fixes de fazer peças rígidas

Impressão 3D com padrões no interior

• Podem ser 70% tão rígidas como as peças maciças
• Pesa menos 50%
• Poupa material e dinheiro

Materiais mistos

• Utilizar material rígido apenas quando necessário
• Poupar peso e custos
• Obter o melhor de ambos os materiais

O nosso Maquinação de protótipos CNC pode ajudá-lo a experimentar estas novas ideias.

Exemplos por sector

Automóveis

• Necessita de molas com uma rigidez de 139 N/mm
• Utilizar molas helicoidais de aço (257 N/mm)
• Adicionar barras estabilizadoras (17 Nm/deg)

Aviões

• Necessita de peças muito leves e rígidas
• Utilizar fibra de carbono
• Poupa peso mas mantém a rigidez

Médico

• Necessita de peças tão rígidas como os ossos
• Utilizar titânio com formas especiais
• Não deve partir-se dentro das pessoas

Como conceber a sua peça rígida

1. Pensar nas forças: Onde é que vai ser empurrado? Com que força?
2. Escolha o seu material: Utilize o quadro acima para o ajudar
3. Escolher uma boa forma: Oco é melhor do que sólido
4. Verificar os pontos fracos: Arredondar todos os cantos
5. Teste a sua conceção: Utilizar computadores antes de o fazer
6. Fazer uma peça de teste: Ver se funciona como pretende
7. Fazer a parte final: Agora pode fazer montes deles

Porquê escolher a Istar Machining para peças rígidas

Em Maquinação Istar, sabemos como fabricar peças que são:

• Muito rígido
• O peso certo
• O custo correto
• Feito rapidamente
• Feito corretamente

O nosso maquinagem CNC de titânio e maquinagem CNC de aço As equipas estão prontas para ajudar com a sua próxima peça rígida.

Embrulhar

Fabricar peças rígidas significa:

1. Escolha materiais com um módulo de Young elevado
2. Utilizar formas inteligentes como tubos ocos
3. Cuidado com os pontos fracos
4. Teste a sua conceção

Com a ajuda de Maquinação Istaras suas peças serão tão rígidas quanto necessário!