Optimizacija topologije je orodje za oblikovanje, ki vam pomaga natančno zmanjšanje teže.
Optimizacija topologije je oblikovalska metoda, ki uporablja matematične algoritme in analizo končnih elementov za samodejno ustvarjanje najboljše sheme distribucije materiala, ki temelji na položaju sile in potreb v določenem oblikovalskem prostoru. Zaradi tega je struktura lažja. Vendar pa je po optimizaciji topologije težko narediti zapletene strukture z uporabo značilnih proizvodnih metod. Optimizacija topologije se lahko uporabi za izdelavo turbinskih rezil za letalske motorje z zapletenimi notranjimi rebri in votlinami. To lahko pomaga, da rezila lažje, hkrati pa poskrbijo, da so močne in trde. Vendar je težko uporabljati zasnovo optimizacije topologije, saj tradicionalne metode vlivanja in mehanske obdelave teh zapletenih notranjih struktur ne morejo natančno narediti.
To težavo odlično rešuje tehnologija kovinske 3D tiskanja. Deluje tako, da zložite plasti drug na drugega in lahko po optimizaciji topologije naredi zapletene strukture. Oblikovalci lahko uporabijo topologijo - optimizirane modele CAD za izdelavo rezil z zapletenimi notranjimi strukturami z uvozom v 3D tiskalnike. Tiskalniki nato zložijo kovinski prah ali žico v skladu s podatki modela. Ta zmogljivost, da se stvari natančno ukvarjajo, omogoča, da je energetska oprema čim bolj lahka, hkrati pa dobro deluje. Na primer, topologija optimizirana rezila, narejena s kovinsko tehnologijo 3D tiskanja, so lahko od 10 do 30% lažja od običajnih rezil. To izboljša potisk motorja - na - razmerje teže in ekonomičnost goriva.
Oblikovanje strukture rešetke pomeni iskanje pravega ravnovesja med težo in zmogljivostjo.
Struktura rešetke je lahka, porozna struktura, sestavljena iz številnih ponavljajočih se enot. Ima visoko specifično moč, visoko specifično togost in močne lastnosti absorpcije energije. Pravilna uporaba strukture rešetke v energetski opremi lahko postane lažja, hkrati pa jo še vedno ohranja močna in stabilna. Na primer, pri oblikovanju stolpov za vetrne turbine klasični stolpi običajno uporabljajo trdne ali preproste votle strukture, ki so na težki strani. Če dodate okvir rešetke, lahko stolp naredi veliko lažji, hkrati pa ga ohranja močan in trden.
Kovinska tehnologija 3D tiskanja lahko enostavno naredi široko paleto rešetk. Oblikovalci lahko naredijo rešetke kosov različnih velikosti, oblik in gostot, da bi zadovoljili potrebe energijske opreme, in to lahko storijo s 3D tiskalniki. Kovinski 3D tiskanje lahko upravlja strukturo rešetke natančneje kot tradicionalne metode izdelave. Zaradi tega so povezave med rešetkastimi enotami močnejše in strukturo bolj stabilne. Na primer, pri izdelavi lokalnih podpornih struktur za stolpe vetrne turbine z uporabo kovinskih 3D -tiskanih rešetkastih struktur ne samo da je stolp lažji, ampak je tudi bolj odporen proti utrujenosti in boljši pri absorpciji udarcev, zaradi česar je oprema trajala dlje.
Integrirana proizvodnja: zmanjšanje konektorjev in skupna teža
Izdelava tradicionalne energijske opreme običajno pomeni sestaviti veliko delov, kar pomeni uporabo veliko povezav, kot so vijaki, zakovice, varjeni sklepi ipd. Ti konektorji ne samo, da opremo postanejo težja, ampak lahko tudi stres postavijo na povezovalne točke, zaradi česar lahko oprema manj zanesljiva in skrajša življenjsko dobo. Na primer, pri izdelavi reaktorskih tlačnih posod za jedrske elektrarne tipične metode zahtevajo, da se več delov loči in nato vari in jih sestavi. Težko je biti prepričan, da so varjeni sklepi dovolj močni in da je plovilo težje.
Kovinska tehnologija 3D tiskanja lahko naredi energijsko opremo v enem kosu. Oblikovalci lahko kombinirajo modele več delov v en model CAD in nato natisnejo vse naenkrat s 3D tiskalnikom. To ne le zmanjšuje število konektorjev in opremo lažje, ampak tudi preprečuje, da bi se težave s kakovostjo dogajale zaradi težav s povezavo. Na primer, z uporabo kovinskega 3D -tiskanega integriranega proizvodnje na tlačni posodi reaktorja jedrske elektrarne lahko zmanjšate število varilnih spojev, naredite močnejše in bolje zaprte in naredijo približno 15% do 20% lažje. To znižuje gradbene in obratovalne stroške jedrske elektrarne.
Optimizacija materialov: izberite materiale, ki so močni, vendar ne pretežki.
Kovinska tehnologija 3D tiskanja daje proizvajalcem energijske opreme več možnosti, ko gre za materiale. Lahko uporabite nove lahke in močne materiale, kot so kompozitni materiali na osnovi metala -, pa tudi klasične kovine, kot so titanove zlitine, aluminijeve zlitine, nikelj z zlitinami na osnovi niklja - in drugo. Ti materiali so močnejši in trdnejši na različne načine, kar lahko pomaga ohranjati opremo, hkrati pa zmanjšuje svojo težo. Na primer, v sistemu energetskega pogona vesoljske industrije so deli, narejeni s kompozitnimi materiali na osnovi titana - s 3D tiskanjem, 20% do 30% lažji od tradicionalnih delov titanijeve zlitine. Prav tako se upirajo visokim temperaturam in koroziji.
Kovinski 3D tiskanje lahko tudi nakloni nakloni materiale. Oblikovalci lahko spremenijo ličila in mikrostrukturo materialov, ki temeljijo na tem, koliko stresa bodo pod in kako dobro morajo delovati v različnih delih komponent. To jim pomaga, da iz materiala izvlečejo najboljše lastnosti. Na primer, pri izdelavi prestav za energijsko opremo lahko na zobni površini uporabite trde materiale, da bodo zobniki manj verjetno, da se bodo znižali. Prav tako lahko uporabite žilave materiale v korenu prestave, da se manj verjetno zlomi, ko karkoli zadene. Energetska oprema je mogoče narediti še lažjo, hkrati pa še vedno izpolnjuje standarde učinkovitosti, ker za optimizacijo materialov in distribucije naklona.
Hitra iteracija in potrjevanje: pospešitev procesa oblikovanja lahkih stvari
Pogosto je potrebno več iteracij in validacij za oblikovanje energijske opreme, ki je lahka. Oblikovalne revizije niso tako učinkovite, če imajo tradicionalni proizvodni procesi obsežne cikle prototipov in zajetne cene. Na primer, izdelava prototipa novega imenika baterije električnih vozil z uporabo tradicionalnih metod lahko traja tedne ali celo mesece, in vsakič, ko se dizajn spremeni, stane denar za predelavo kalupov in procesnih delov.
3D tiskanje s kovino lahko hitro naredi prototipe. Oblikovalci lahko hitro spremenijo spremenjene modele CAD v resnične - življenjske prototipe za testiranje mehanskih zmogljivosti, utrujenosti in drugih preverjanja. Na podlagi ugotovitev testov lahko oblikovalci še bolj izboljšajo zasnovo in ponovno naredijo 3D tiskanje in preverjanje. Ta zmogljivost za hitro ponovitev in potrditev zmanjšanja časa, ki je potreben za oblikovanje lahke energijske opreme in zniža stroške raziskav in razvoja. Na primer, s kovinsko tehnologijo 3D tiskanja lahko cikel iteracije za nosilce baterije električnih vozil traja več mesecev s tradicionalnimi metodami do le nekaj dni. To pospeši postopek, da stvari lažje.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3d - tiskanje/metal - aditiv - proizvodnja-titanium.html