Korzystanie z drukowania FDM 3D, aby ulepszyć zbroję, aby była mocniejsza, bardziej wygodna i odporna na uderzenia

Ponieważ funkcjonariusze policji uczestniczą w wielu codziennych obowiązkach, patrolach, a nawet przestępstwach, takich jak śledztwo w sprawach narkotyków, często radzą sobie z zagrożeniem ostrą siłą; mówiąc bardziej wyraźnie, istnieje duże prawdopodobieństwo, że mogą zostać ugodzeni nożem w pracy. Chociaż istnieje kilka dostępnych na rynku materiałów odpornych na pchnięcie, aby zapewnić policji bezpieczeństwo w pracy, istnieją problemy z komfortem, słabym dopasowaniem, sztywnością i wagą, które mogą utrudniać funkcjonariuszowi wykonywanie obowiązków podczas noszenia go.

Druk 3D został wcześniej wywołany, aby pomóc policji zachować bezpieczeństwo, a wielu badaczy wykorzystało tę technologię, aby pomóc w tworzeniu lepszego sprzętu ochronnego, takiego jak kamizelka kuloodporna. Jednak nie przeprowadzono zbyt wielu badań nad zastosowaniem druku FDM 3D do produkcji zbroi ochronnej, która jest odporna na pchnięcie, jest lżejsza i zapewnia większy komfort.

Para naukowców z Universiti Teknikal Malaysia Melaka (UTeM) postanowił to zrobić, i opublikował pracę zatytułowaną "Analiza elementów skończonych o niskiej prędkości z wykorzystaniem modelowania z osadzonymi stopami, drukowanymi odpornymi na uderzenia, odpornymi na uderzenia karoserii", o ich wysiłkach

streszczenie brzmi: "Pancerz ciała jest noszony głównie w celu ochrony ludzkiego tułowia przed atakami spowodowanymi przez broń lub pociski. Pomimo opracowania wielu współczesnych zbroi ciała, problem historyczny nadal istnieje i stanowi wyzwanie dla obecnych rozwiązań ochronnych. Jednak technologia wytwarzania dodatkowego (AM) musi być jeszcze szeroko zbadana w celu rozwiązania tych problemów. W ramach tych badań zbadano możliwość zastosowania systemu AM, w szczególności procesu modelowania topionego stopu (FDM) do produkcji tekstylnych modeli geometrycznych, które można wykorzystać do opracowania nowego, odpornego na pchnięcie użytkownika zbroi. W tym badaniu przeanalizowano cechy konstrukcyjne, które mogłyby potencjalnie wpłynąć na skuteczność ochrony przed zadrapaniami tkanin z nadrukiem FDM, z wykorzystaniem układu imbrowego. W niniejszym artykule przedstawiono analizę elementów skończonych w celu zbadania odkształceń rozmieszczonych w zgrubiałych układach podobnych do kamienia w wyniku przenikania ostrza noża przez nakładające się łuki w zależności od różnych grubości i nachodzących na siebie kątów. Wyniki pokazują, że model 4mm skonstruowany z zachodzącym na siebie kątem 20˚ pochłonął najwięcej energii podczas penetracji ostrza noża. Słaby region znajduje się pomiędzy nakładającą się skalą jednowarstwowego modelu odpornego na dźwignię, którymoże potencjalnie umożliwić przeniknięcie ostrza noża do obrażeń. "

Naukowcy wykorzystali druk 3D FDM do wytworzenia pancerza odpornego na pchnięcie z materiału ABS i przeprowadzili badanie, aby znaleźć właściwe zjawisko które mają na celu zbadanie zależności między cechami konstrukcyjnymi drukowanych, powycinanych (podobnych do siebie) zespołów 3D, które mogłyby wpłynąć na jego skuteczność ochronną przed kłutowaniem.

"Dlatego przeprowadzono analizę elementów skończonych w teście nożem z zgrubieniowych zgrubień, zmieniając grubość i kąt nachylenia na poziomie siły uderzenia noża 1, "wyjaśniają naukowcy.

Użyli oprogramowania ANSYS do przeprowadzenia symulacji i zbadali efekty" nachodzących na siebie kątów " poddane każdemu zgrubieniom podobnym do kamienia ", jak również różnym grubościom skali. Jedną z rzeczy, na którą nie patrzyło badanie, były skutki urazów tępych lub balistycznych, takich jak siniaki; zamiast tego skupiono się wyłącznie na zapobieganiu zranieniom ostrymi siłami.

"Przeanalizowano rozmieszczenie w ciele każdego modelu i głębokość wbicia ostrza noża w wyniku mechanizmu udarowego w modele drukowane metodą FDM," naukowcy napisali. "Badanie pokazało również pochłanianie energii przez modele docelowe w celu analizy ich skuteczności ochronnej nożem."

Naukowcy odkryli, że "absorpcja energii w skali zbliżonej do zgromadzonych przez model imbricated-scale" zbudowany z kątem nachylenia 20 ° i grubością 4 mm był najwyższy w badaniu, co oznacza, że ​​może zapewnić większą elastyczność i ochronę przed skaleczeniem.

"Aby zaprojektować odporną na pchnięcie zbroję, skala grubość i zachodzenie na kąt są czynnikami wpływającymi na działanie zbroi "- podsumowali naukowcy. "Należy jednak zauważyć obszar osłabienia w ułożeniu jednowarstwowej odporności na przebicie, gdzie umiejscowienie między wagami mogłoby potencjalnie umożliwić przenikanie ostrza noża i spowodować obrażenia. W związku z tym dalszy projekt jednolitowego pancerza odpornego na pchnięcie powinien unikać takiego układu. "