Problematyka projektowania i badania regularnych struktur komórkowych wytwarzanych technologiami przyrostowymi

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wybranych aspektów związanych z projektowaniem i badaniem energochłonnych regularnych struktur komórkowych typu 2D wykonanych za pomocą addytywnych technik wytwarzania. Zaproponowana przez autorów metodyka badawcza obejmowała wytwarzanie struktur za pomocą dwóch technik druku 3D zróżnicowanych pod względem technologicznym i możliwości wytwórczych. Metoda FDM (ang. Fused Deposition Modelling) pozwoliła na przeanalizowanie procesu deformacji szerokiego spektrum topologii w zakresie obciążenia quasi-statycznego i udarowego. Z kolei metoda LENS (ang. Laser Engineered Net Shaping) umożliwiła wykonanie struktur ze stopu tytanu Ti6Al4V charakteryzującego się wysoką wytrzymałością mechaniczną. W pracy przedstawiono najważniejsze problemy związane z procesem badania regularnych struktur komórkowych w różnych warunkach obciążenia, w szczególności w warunkach dynamicznego odkształcenia z wykorzystaniem techniki dzielonego pręta Hopkinsona (SHPB). Przedstawiono główne zagadnienia związane z budową stanowiska SHPB oraz opisano specyfikę badania struktur komórkowych w klasycznym układzie prętów Hopkinsona i w układzie tzw. bezpośredniego uderzenia. Ponadto, dokonano obszernego omówienia problematyki modelowania numerycznego deformacji struktur komórkowych, ze szczególnym uwzględnieniem definicji założeń koniecznych do poprawnego ich zamodelowania.

The aim of this paper is to present main issues concerning designing and investigation on 2D regular cellular structures produced using additive manufacturing techniques. Proposed by authors experimental methodology was based on two types of technologically different 3D printings methods with various manufacturing capabilities. FDM (Fused Deposition Modelling) technique allowed to analyze wide spectrum of structure topologies under static and impact loading conditions. LENS (Laser Engineered Net Shaping) method enabled to produce high strength structures made of titanium alloy Ti6Al4V. This paper presents the most important issues related to the testing process of the regular cellular structures under various loading conditions, in particular under dynamic deformation using the split Hopkinson pressure bar technique (SHPB). The main issues concerning the construction of SHPB experimental setup were presented as well as the specificity of the research methodology on cellular materials in two different Hopkinson bar systems: classic and so-called direct impact. In addition, the extensive discussions on numerical modelling of cellular structures deformation was made. In particular, the emphasis of assumptions necessary for their correct modelling was defined.