چگونه می توان از طریق چاپ سه بعدی بهینه سازی قطعات تجهیزات صنعتی را بدست آورد؟

一 ، همکاری با هم بر روی موضوعات فنی: بهینه سازی توپولوژی و منطق پایین چاپ سه بعدی
1. بهینه سازی توپولوژی: یک انقلاب مبتنی بر ریاضی -
تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) و الگوریتم های بهینه سازی با هم کار می کنند تا بهترین راه برای توزیع مواد در شرایط بار و محدودیت خاصی پیدا کنند. این بهینه سازی توپولوژی نامیده می شود. در هسته آن ، فضای طراحی را به اجزای محدود می شکند ، از طریق محاسبات مکرر ، مواد را از مکان های استرس - حذف می کند ، قسمتهای تحمل-}-}}}} را نگه می دارد و در نهایت ساختارهای بیومیمیکی را ایجاد می کند. به عنوان مثال ، توپولوژی-} بهینه شده براکت آلیاژ تیتانیوم چاپ شده سه بعدی برای Airbus A320 وزن 45 ٪ وزن را کاهش می دهد و عمر این قسمت را 30 ٪ افزایش می دهد ، نشان می دهد که این فناوری در صنعت حمل و نقل هوایی مفید است.
چاپ2. 3 D چاپ: راهی برای تبدیل مدلهای دیجیتال به قطعات واقعی
با انباشت مواد در بالای یکدیگر ، فناوری چاپ سه بعدی می تواند به طور مستقیم ساختارهای پیچیده ای بسازد. این بدان معناست که تولید سنتی تفریق دیگر نیازی به قالب و ابزار برش ندارد. به عنوان مثال ، ذوب لیزر انتخابی (SLM) می تواند به چگالی انرژی 10 ⁶ W/cm ² برسد ، که برای ذوب کردن موادی که تولید آن دشوار است ، کافی است ، چنین آلیاژهای تیتانیوم و آلیاژهای مبتنی بر نیکل {4}. با نگه داشتن ضخامت لایه در 20-50 میکرومتر ، می توان فرایند طراحی بهینه سازی توپولوژی را تضمین کرد. تجهیزات Platinum blt-} A320 یک پایه ساعت دوچرخه را چاپ می کند که فقط 12 گرمی سنگین است (همان دو سکه یوان-} یوان) زیرا به بهینه سازی توپولوژی. همچنین از 100000 تست لرزش عبور می کند تا از ساختاری صدا اطمینان حاصل شود.
2 ، استفاده در صنعت: نفوذ کامل از تنظیمات سخت به شرایط روزمره
1. هوافضا: بهترین بازی برای کاهش وزن و بهتر شدن
Ruag Space وزن براکت های آنتن را 60 ٪ کاهش داده و فرکانس اصلی را از 120 هرتز به 185 هرتز با استفاده از بهینه سازی توپولوژی و فناوری DMLS افزایش داده است. این امر عملکرد ارتعاش ضد- را در زمینه تولید ماهواره بسیار بهبود بخشیده است. این قسمت حتی چشمگیرتر است زیرا ترکیب سیم کشی الکتریکی ، بازتابنده ها و اجزای ساختاری را در یک واحد ترکیب می کند و زمان مونتاژ را 30 ٪ کاهش می دهد. شرکت صنعت هواپیمایی هواپیمایی چین (AECC) با استفاده از چاپ سه بعدی موتورهای مینیاتوری توربوجت ساخته است. بهینه سازی توپولوژی 17 عنصر را به 1 ترکیب کرده است ، که باعث افزایش فشار-} به {13} نسبت وزن 25 ٪ شده و شکافی را در بخش های مرتبط در چین پر کرده است.
2. تجهیزات انرژی: مواد جدیدی که می توانند در شرایط بسیار سخت انجام دهند
Westinghouse Electric از فناوری EBM برای چاپ لوله های روکش سوخت هسته ای آلیاژ تنگستن در صنعت انرژی هسته ای استفاده می کند. بهینه سازی توپولوژی یک ساختار منافذ شیب ایجاد می کند که ساختار را در دماهای بالا 1000 درجه پایدار نگه می دارد. این مسئله مشکل روکش آلیاژ زیرکونیوم معمولی را در صورت بروز حادثه به راحتی ذوب می کند. Vestas با استفاده از بهینه سازی توپولوژی ، حامل سیاره گیربکس را در منطقه انرژی باد اختراع کرده است. آنها از قطعات آلیاژ آلومینیوم چاپ شده SLM استفاده کردند تا آن را 35 ٪ سبک تر از فن آوری های تقویت کننده و تقویت شبکه برای ایجاد 10 چرخه طولانی تر از آن داشته باشند.
3. کاشت پزشکی: یک پیشرفت مضاعف در شخصی سازی و سازگاری زیست سازگار
تیم اسرائیلی داربست استخوانی آلیاژ تیتانیوم 3D {1} چاپ شده را ایجاد کرد که تخلخل را در 75 ٪ از طریق بهینه سازی توپولوژی حفظ می کند و دارای خواص مکانیکی است که با 98 ٪ از استخوان های ترابکولار انسانی مطابقت دارد. جانسون و جانسون از فناوری DMLS برای چاپ اتصالات مفصل ران با زبری سطح RA کمتر از یا مساوی 0.8 میکرومتر استفاده کردند. این باعث شد استخوان 40 ٪ سریعتر از عمل جراحی از کاشت استاندارد ادغام شود و زمان بهبودی را برای بیماران 50 ٪ کاهش دهد.
3 ، مسیر اجرای: کنترل کامل بر فرآیند از طراحی تا تولید انبوه
1. طراحی دیجیتال در یک حلقه بسته
شبیه سازی بسیاری از زمینه های فیزیکی: ما از Optistruct Altair یا ANSYS بهینه سازی توپولوژی برای تجزیه و تحلیل اتصال استاتیک ، پویا و ترمودینامیکی استفاده می کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که این طرح در موقعیت های مختلفی به خوبی عمل خواهد کرد.
طرحی که چیزهایی را ایجاد می کند: سیستم های هوش مصنوعی مانند Ntopology یا Autodesk Fusion 360 بطور خودکار چندین طرح توپولوژی را می سازند و آنها را برای اهداف بی شماری بهینه می کنند ، با در نظر گرفتن عوامل مانند هزینه و چرخه تولید.
بررسی سازگاری با چاپ: از Magics یا نرم افزار NETFABB برای ساخت ساختارهای پشتیبانی ، طراحی مسیرهای برش و شبیه سازی چاپ برای یافتن عوامل مهم مانند استرس باقیمانده و تغییر شکل استفاده کنید.
2. بهبود پارامترهای فرآیند
انتخاب مواد: مواد چاپی را انتخاب کنید که برای قطعات مناسب باشد بر اساس میزان نیاز به کار آنها. به عنوان مثال ، TI6AL4V بهترین انتخاب برای قطعات ساختاری در هواپیماها است ، از آلیاژ TA15 تیتانیوم برای کاشت پزشکی استفاده می شود و آلیاژ مبتنی بر 5 {{5 {inconel {5} برای قطعاتی که نیاز به کار در دماهای بالا دارند استفاده می شود.
کنترل چگالی انرژی: برای شکل دادن به استخر ذوب بهتر و متخلخل کمتر ، قدرت لیزر (100-1000 وات) ، سرعت اسکن (500-2000 میلی متر در ثانیه) و ضخامت لایه (20-100 میکرومتر) تغییر می کند. به عنوان مثال ، دستگاه Platinum BLT- S400 از فناوری تمرکز پویا برای ساخت چاپ آلیاژ آلومینیوم 99.9 ٪ تراکم استفاده می کند.
فناوری برای POST- پردازش: فشار دادن ایزوستاتیک داغ (لگن) از نقص های موجود در مواد خلاص می شود و درمان های سطحی مانند شن و ماسه زدن و پولیش الکتروشیمیایی باعث می شود که آن را در برابر خستگی قوی تر کند.
3. تکنیکی برای بررسی کیفیت
تماشای آنلاین: از دوربین های سرعت بالا-}}} و تصویربرداری حرارتی مادون قرمز استفاده کنید تا در دمای استخر مذاب و یکنواختی پودر در زمان واقعی چشم نگه دارید. سپس از الگوریتم های یادگیری ماشین برای ارسال هشدارهای نقص استفاده کنید.
آزمایش مخرب غیر -: از اسکن CT صنعتی برای یافتن شکستگی ها و منافذ در داخل چیزها و فناوری DIC (همبستگی تصویر دیجیتال) برای اندازه گیری توزیع کرنش قطعات چاپ شده استفاده می کند.
صدور گواهینامه استاندارد: استانداردهای بین المللی مانند ASTM F3184 (برای کاشت پزشکی) و ISO/ASTM 52900 (برای چاپ عمومی فلز) را دنبال کنید تا مطمئن شوید که محصولات شما مطابق با استانداردها هستند.