Stiffness analysis of a nylon sandwich core structure produced by a Markforged Mark Two printer

Abstract

Sandwichplatten werden aufgrund ihres hohen Steifigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig im Leichtbau eingesetzt. Der von Markforged eingeführte 3D-Drucker Markforged Mark Two ist in der Lage, Sandwich-platten mit endlosfaserverstärkten Deckschichten und einer Kernstruktur aus Nylon herzustellen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Laboruntersuchung der Steifigkeitseigenschaften von 3D-gedruckten Sandwichplatten.Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Steifigkeitseigenschaften der Nylon-Sandwich-Kernstruktur experimentell zu bestimmen. Außerdem wurde von Markforged ein Update der Materialien veröffentlicht Daher werden auch die Steifigkeitseigenschaften der neuen Nylon- und Kohlenstoff-Filamente durch Versuche ermittelt. In dieser Arbeit werden Zugversuche und Vierpunkt-Biegeversuche durchgeführt. Darüber hinaus werden analytische und numerische Analysen durchgeführt, um das Verhalten des Sandwichkerns zu modellieren und die zuvor gebauten Finite-Elemente-Modelle der Sandwichplatten zu verbessern.

Sandwich panels are commonly utilised in lightweight construction due to their high stiffness-to-weight ratio. The Markforged Mark Two 3D printer launched by Markforged is able to fabricate sandwich panels with continuous fibre reinforced face sheets and cellular structured nylon core. This thesis focus on the laboratory investigation of the 3D printed sandwich panel components' stiffness properties. The aim of this thesis is to determine the stiffness properties of the nylon sandwich core structure experimentally. Besides, an update of the materials was released by Markforged. Therefore, the stiffness properties of the new nylon and carbon filaments will also be determined. Tensile tests and four-point flexural tests are conducted in this thesis. Additionally, analytical and numerical analyses are carried out to model the sandwich core behaviour and improve the previously built finite element models of sandwich panels.