Kako doseči topologijo optimizacijo delov industrijske opreme s pomočjo 3D tiskanja?

一, skupaj pri tehničnih vprašanjih: optimizacija topologije in spodnja logika 3D tiskanja
1. Optimizacija topologije: revolucija na osnovi matematike - v materialih
Analiza končnih elementov (FEA) in algoritmi za optimizacijo delujeta skupaj, da bi našli najboljši način za distribucijo materialov pod določenimi pogoji obremenitve in omejitve. Temu pravimo topološka optimizacija. V svojem jedru razbije prostor za oblikovanje na končne komponente, odstrani materiale z nizkih - lokacij napetosti s ponavljajočimi se izračuni, ohranja visoko - obremenitev - ležaje in na koncu naredi biomimetične strukture. Na primer, topologija - optimizirana 3D tiskana titanijeva zlitina za Airbus A320 zmanjšuje težo za 45% in podaljša življenjsko dobo dela za 30%, kar kaže, da je ta tehnologija uporabna v letalski industriji.
2. 3 D tiskanje: način za pretvorbo digitalnih modelov v resnične dele
Z zlaganjem materialov drug na drugega lahko tehnologija 3D tiskanja neposredno naredi zapletene strukture. To pomeni, da tradicionalna odštevalna proizvodnja ne potrebuje več plesni in rezalnih orodij. Na primer, selektivno lasersko taljenje (SLM) lahko doseže gostoto energije 10 ⁶ w/cm ², kar je dovolj za taljenje materialov, ki jih je težko izdelati, kot so zlitine titanijeve in nikelj -. Možno je zagotoviti postopek zasnove topološke optimizacije tako, da debelino plasti ohranite v 20–50 μm. Platinum BLT - A320 Oprema natisne stojalo za kolesarsko uro, ki je le 12 gramov težkih (enako kot dva - juan kovancev), ker na optimizacijo topologije. Prav tako opravi 100.000 vibracijskih testov, da se prepriča, da je strukturno zvok.
2, Uporaba v industriji: Popolna penetracija od ostrih nastavitev do vsakodnevnih situacij
1. Aerospace: najboljša igra za hujšanje in izboljšanje
Prostor Ruag je zmanjšal težo antenskih oklepajev za 60% in z uporabo topološke optimizacije in tehnologije DMLS dvignil osnovno frekvenco od 120Hz na 185Hz. To je močno izboljšalo proti - vibracijske zmogljivosti na področju satelitske proizvodnje. Ta del je še bolj impresiven, saj združuje električne ožičenja pasove, reflektorje in strukturne komponente v eno enoto, pri čemer se zmanjša na čas montaže za 30%. Kitajska letalska korporacija (AECC) je s 3D tiskanjem izdelala miniaturne turbojetne motorje. Optimizacija topologije je združila 17 elementov v 1, kar je povečalo potisk - na - teže za 25% in zapolnilo vrzel v sorodnih sektorjih na Kitajskem.
2. Energetska oprema: novi materiali, ki lahko delujejo v zelo ostrih pogojih
Westinghouse Electric uporablja tehnologijo EBM za tiskanje cevi za obloge jedrskega goriva na volframu v industriji jedrske energije. Optimizacija topologije ustvarja strukturo pore, ki ohranja strukturo stabilno pri visokih temperaturah 1000 stopinj. To rešuje problem tipične cirkonijeve zlitine, ki se v primeru nesreče zlahka topi. Vestas je na območju vetrne energije na novo izumil planetarni nosilec menjalnika z uporabo optimizacije topologije. Uporabili so SLM natisnjene aluminijeve zlitine, da so postali 35% lažji od odkupnikov in tehnologije za krepitev rešetk, da bi trajali 10 ⁸ ciklov dlje.
3. Medicinski vsadki: dvojni preboj v personalizaciji in biokompatibilnosti
Izraelska ekipa je ustvarila 3D - tiskani odri iz titanijeve zlitine, ki vzdržuje poroznost pri 75% s topološko optimizacijo in ima mehanske lastnosti, ki ustrezajo tistim iz človeške trabekularne kosti za 98%. Johnson & Johnson sta uporabila tehnologijo DMLS za tiskanje poroznih kolčnih sklepov s površinsko hrapavostjo RA, manjše ali enake 0,8 μm. Zaradi tega je kost po operaciji integrirala 40% hitreje kot s standardnimi vsadki in skrajšala čas okrevanja za bolnike za 50%.
3, Pot do izvedbe: popoln nadzor nad postopkom od zasnove do množične proizvodnje
1. digitalna zasnova v zaprti zanki
Simulacija številnih fizičnih področij: Za statično, dinamično in termodinamično analizo sklopke uporabimo optimizacijo Altair Optistruct ali ANSYS topologijo, da se zagotovi, da bo zasnova dobro delovala v različnih situacijah.
Oblikovanje, ki ustvarja stvari: AI sistemi, kot sta Ntopology ali Autodesk Fusion 360, samodejno konstruirajo več topoloških shem in jih optimizirajo za številne cilje, ob upoštevanju dejavnikov, kot so stroški in proizvodni cikel.
Preverjanje združljivosti s tiskanjem: Uporabite Magics ali NetFABB programsko opremo za izdelavo podpornih struktur, oblikovanje poti za rezanje in simulirajte tiskanje, da najdete pomembne dejavnike, kot sta preostali stres in deformacija.
2. Izboljšanje parametrov procesa
Izbira materialov: Izberite tiskarske materiale, ki so pravi za koščke glede na to, kako dobro morajo delovati. Na primer, Ti6al4v je najboljša izbira za konstrukcijske dele v letalih, Ta15 Titanijeva zlitina se uporablja za medicinske vsadke, incone 718 nikelj -, ki temelji na delih, ki morajo delovati pri visokih temperaturah.
Nadzor gostote energije: Za boljšo in manj porozne oblike bazena taline se spreminjajo laserska moč (100–1000W), hitrost skeniranja (500–2000 mm/s) in debelina plasti (20–100 μm). Na primer, Platinum BLT - s400 naprava uporablja dinamično tehnologijo osredotočenosti, da postane tiskanje aluminijeve zlitine 99,9% gostejše.
Tehnologija za post - obdelava: vroče izostatično stiskanje (kolk) se znebi pomanjkljivosti znotraj materiala, površinske obdelave, kot sta peskanje in elektrokemično poliranje, pa je močnejše proti utrujenosti.
3. Tehnika za preverjanje kakovosti
Gledanje na spletu: Uporabite visoke - hitrostne kamere in infrardeče toplotne slike, da spremljate temperaturo staljenega bazena in enakomernost, ki se v realnem času širi prah. Nato uporabite algoritme strojnega učenja, da pošljete opozorila o napakah.
Ne - Destruktivno testiranje: uporablja industrijsko CT skeniranje za iskanje zlomov in pore znotraj stvari ter tehnologijo DIC (digitalna slika) za merjenje porazdelitve natisnjenih delov.
Potrdilo o standardih: Sledite mednarodnim standardom, kot sta ASTM F3184 (za medicinske vsadke) in ISO/ASTM 52900 (za splošno kovinsko tiskanje), da zagotovite, da vaši izdelki izpolnjujejo standarde.