Kaip pasiekti pramoninės įrangos dalių topologijos optimizavimą per 3D spausdinimą?

一, Darbas kartu techniniais klausimais: Topologijos optimizavimas ir 3D spausdinimo apatinė logika
1. Topologijos optimizavimas: matematika - pagrįsta medžiagų revoliucija
Baigtinių elementų analizė (FEA) ir optimizavimo algoritmai veikia kartu, kad būtų geriausias būdas paskirstyti medžiagas tam tikromis apkrovos ir suvaržymo sąlygomis. Tai vadinama topologijos optimizavimu. Iš esmės jis suskaido projektavimo erdvę į baigtinius komponentus, pašalina medžiagas iš žemos - įtempių vietų pakartotiniais skaičiavimais, išlaiko aukštą - apkrovą - guolių dalys ir galiausiai sudaro biomimetines struktūras. Pavyzdžiui, topologija - optimizuotas 3D spausdinto titano lydinio laikiklis, skirtas „Airbus A320“, sumažina svorį 45% ir prailgina dalies tarnavimo laiką 30%, parodant, kad ši technologija yra naudinga aviacijos pramonėje.
2. 3 D Spausdinimas: būdas skaitmeninius modelius paversti tikruoju dalimis
Sukraunant medžiagas vienas ant kito, 3D spausdinimo technologija gali tiesiogiai padaryti sudėtingas struktūras. Tai reiškia, kad tradicinei atimant gamybai nebereikia formų ir pjovimo įrankių. Pvz., Selektyvusis lazerio lydymas (SLM) gali pasiekti 10 ⁶ cm ² energijos tankį, kurio pakanka ištirpinti medžiagas, kurias sunku gaminti, tokius titano lydinius ir nikelį - grindžiamas lydinius. Galima garantuoti topologijos optimizavimo projekto procesą, nes sluoksnio storis neviršija 20–50 μm. „Platinum Blt“ - A320 įranga atspausdina dviračių laikrodžio stovas, kuris yra tik 12 gramų sunkių (tas pats, kaip du vienas -} juanių monetos), nes topologijos optimizavimas. Jis taip pat praeina 100 000 vibracijos testų, kad įsitikintų, jog jis yra struktūriškai patikimas.
2, Naudojimas pramonėje: Visiškas skverbtis iš atšiaurių nustatymų į kasdienes situacijas
1. Aerospace: geriausias žaidimas numesti svorio ir tobulėti
„Ruag Space“ sumažino antenos laikiklių svorį 60% ir padidino pagrindinį dažnį nuo 120Hz iki 185Hz, naudodama topologijos optimizavimą ir DMLS technologiją. Tai labai pagerino anti - vibracijos našumą palydovinės gamybos srityje. Ši dalis yra dar įspūdingesnė, nes ji sujungia elektros laidų diržus, atšvaitus ir konstrukcinius komponentus į vieną bloką, sumažinant surinkimo laiką 30%. Kinijos aviacijos pramonės korporacija (AECC) padarė miniatiūrinius „TurboJet“ variklius, naudodama 3D spausdinimą. Topologijos optimizavimas sujungė 17 elementų į 1, o tai padidino traukos - ir - svorio santykį 25% ir užpildė susijusių Kinijos sektorių spragą.
2. Energijos įranga: naujos medžiagos, kurios gali veikti labai atšiauriomis sąlygomis
„Westinghouse Electric“ naudoja EBM technologiją, kad būtų galima spausdinti volframo lydinio branduolinio kuro apvalkalo vamzdelius branduolinės energijos pramonėje. Topologijos optimizavimas sukuria gradiento porų struktūrą, kuri palaiko stabilią struktūrą aukštoje 1000 laipsnių temperatūroje. Tai išsprendžia tipiškos cirkonio lydinio, plakiruoto, lengvai tirpstant įvykus avarijai, problemą. „Vestas“ iš naujo išrado pavarų dėžės planetų laikiklį vėjo jėgainės srityje, naudodamas topologijos optimizavimą. Jie naudojo SLM spausdintas aliuminio lydinio dalis, kad jis taptų 35% lengvesnis nei „Forgings“ ir „Garttice“ stiprinimo technologija, kad ji būtų ilgesnė 10 ⁸ ciklų.
3. Medicininiai implantai: dvigubas suasmeninimo ir biologinio suderinamumo proveržis
Izraelio komanda sukūrė 3D - atspausdintą titano lydinio kaulų pastolius, kurie palaiko poringumą 75%, o optimizuoja topologiją ir pasižymi mechaninėmis savybėmis, kurios atitinka žmogaus trabekulinio kaulo savybes 98%. „Johnson & Johnson“ naudojo DMLS technologiją, kad atspausdintų porėtus klubo sąnarius, kurių paviršiaus šiurkštumas yra mažesnis arba lygus 0,8 μm. Tai privertė kaulą integruoti 40% greičiau po operacijos nei su standartiniais implantais ir sumažino pacientų rekuperacijos laiką 50%.
3, kelias į įgyvendinimą: Visiška proceso kontrolė nuo projektavimo iki masinės gamybos
1. Skaitmeninis dizainas uždaroje kilpoje
Daugelio fizinių laukų modeliavimas: Mes naudojame „Altair OptistRuct“ arba „ANSYS Topology“ optimizavimą statinei, dinaminei ir termodinaminei jungties analizei, kad įsitikintume, jog dizainas gerai veiks įvairiose situacijose.
Dizainas, sukuriantis daiktus: AI sistemos, tokios kaip „NTopology“ ar „Autodesk Fusion 360“, automatiškai sukuria keletą topologijos schemų ir optimizuoja jas siekiant daugybės tikslų, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip išlaidos ir gamybos ciklas.
Suderinamumo su spausdinimu tikrinimas: naudokite „Magics“ arba „NetFABB“ programinę įrangą, kad sukurtumėte atramines struktūras, suprojektuotų pjaustymo kelius ir imituotumėte spausdinimą, kad rastumėte svarbius veiksnius, tokius kaip liekamasis stresas ir deformacija.
2. Proceso parametrų gerinimas
Medžiagų pasirinkimas: Pasirinkite spausdinimo medžiagas, tinkančias gabalams, atsižvelgiant į tai, kaip jiems reikia dirbti. Pavyzdžiui, „Ti6Al4V“ yra geriausias pasirinkimas konstrukcinėms dalims lėktuvuose, TA15 titano lydinys naudojamas medicininiams implantams, o „Inconel 718 Nickel -“ yra naudojamas lydiniams, kuriems reikia dirbti aukštoje temperatūroje.
Energijos tankio kontrolė: Kad lydymosi baseino forma būtų geresnė ir ne tokia porėta, lazerio galia (100–1000 W), nuskaitymo greitis (500–2000 mm/s) ir sluoksnio storis (20–100 μm) yra pakeisti. Pavyzdžiui, „Platinum BLT - S400“ įrenginys naudoja dinaminę fokusavimo technologiją, kad aliuminio lydinio spausdinimas būtų atspausdintas 99,9% tankesnis.
Post - apdorojimo technologija: Karštas izostatinis presavimas (HIP) atsikrato trūkumų medžiagos viduje, o paviršiaus procedūros, tokios kaip smėlio pūtimas ir elektrocheminis poliravimas, daro jį stipresnį nuo nuovargio.
3. Kokybės tikrinimo technika
Žiūrėti internete: naudokite aukštus - greičio kameras ir infraraudonųjų spindulių šiluminius vaizdus, ​​kad stebėtumėte išlydyto baseino temperatūrą ir miltelių, plintančių realiuoju laiku, tolygumu. Tada naudokite mašininio mokymosi algoritmus, kad išsiųstumėte įspėjimus apie defektus.
Non - destruktyvus testavimas: naudoja pramoninį KT skenavimą, kad surastų lūžius ir poras, ir DIC (skaitmeninio vaizdo koreliacijos) technologija, kad būtų galima išmatuoti spausdintų dalių deformacijų pasiskirstymą.
Standartų sertifikavimas: Laikykitės tarptautinių standartų, tokių kaip ASTM F3184 (medicininiams implantams) ir ISO/ASTM 52900 (bendrai metalo spausdinimui), kad įsitikintumėte, jog jūsų produktai atitinka standartus.