Ako dosiahnuť modulárne automatizačné vybavenie prostredníctvom kovovej tlače?

1. Prelomenie geometrickými limitmi: Otvorenie slobody revolúcie modulárneho dizajnu
Pri navrhovaní tradičných modulov automatizačných zariadení sa musí zohľadniť možnosť spracovania. To znamená, že dôležité časti, ako sú prietokové kanály, štruktúry rozptylu tepla a rozhrania pripojenia, sa často musia obracať okolo limitov mechanického spracovania. Napríklad prietokový kanál vŕtania hydraulického chlopne je potrebné dať dohromady z niekoľkých častí. To nielenže zvyšuje pravdepodobnosť úniku, ale tiež sťažuje zmenšenie modulu. Vrstva podľa vrstvy aditívnej výroby, alebokovová 3D tlač, úplne obchádza toto prekážku:
Zlepšenie komplikovaných prietokových kanálov
Tradičné mechanické spracovanie má problémy s hladkým prechodom v zakrivených prietokových kanáloch v hydraulických moduloch. Na druhej strane, kovová 3D tlač dokáže vyrábať biomimetické kanály toku pokožky žralokov alebo nízko - kanály toku fraktálneho prietoku odporu. Napríklad talianska spoločnosť Aidro prepracovala technológiu hydraulického ventilu pomocou technológie SLM (selektívne laserové topenie). Nahradili tradičný prietokový kanál pravého uhla zakriveným prietokovým kanálom, ktorý znížil stratu tlaku tekutiny o 25%, objem bloku ventilu o 30%a absorpciu nárazu a zníženie hluku cez vnútornú mriežkovú štruktúru.
Dizajn integrovaného rozhrania
Najťažšou časťou modulárneho dizajnu je zistiť, ako prepojiť časti. Kovová 3D tlač umožňuje vyrábať multi - prietokové kanály a vložené konektory naraz. Napríklad spoločnosť Bosch Rexroth v Nemecku vytvorila 3D - tlačené telo hydraulického ventilu, ktoré kombinuje 10 funkčných častí (vrátane prietokových kanálov, rozhrania senzorov a tesniacich povrchov) do jedného kusu. To znižuje počet miest, kde by sa úniky mohli vyskytnúť o 60%, a čas potrebný na to, aby sa dal dokopy o 70%.
Štruktúra pre optimalizáciu topológie
Kovová 3D tlač môže urobiť najlepšie distribúciu materiálu, ktorá uspokojuje potreby mechanického výkonu pomocou metód CFD (výpočtová dynamika tekutín) a metód optimalizácie topológie. Napríklad telo jadrového ventilu, ktoré platinový výkon vyrobil pre CGN, má premennú štruktúru mriežky hustoty, vďaka ktorej je 15 MPA odolná voči tlaku a 28% ľahšie. Drsnosť povrchu vnútorného prietokového kanála je tiež lepšia ako drsnosť typických postupov obrábania.
2. Ľahká a vysoká pevnosť môže existovať, čo je veľký krok vpred v modulárnom výkone.
Množstvo použitej energie, ako rýchlo reaguje a ako dlho trvá, sú všetky úzko spojené s hmotnosťou modulov automatizačného zariadenia. Kovová 3D tlač robí veľký krok vpred pomocou distribúcie gradientu materiálu a regulácie mikroštruktúry, aby sa „znížila hmotnosť bez zníženia pevnosti“.
Pomocou gradientových materiálov
Výkon rôznych častí toho istého robotického spoločného modulu môžete zmeniť zmenou laserového výkonu alebo rýchlosti skenovania. Napríklad spoločnosť vytvorila robotický kĺb zliatiny zliatiny titánu, ktorý využíva vysoké - skenovanie napájania v oblasti tesnenia povrchu, aby sa sťažilo (HRC väčšie alebo rovné 45), a nízko {- napájacie skenovanie na non {{4} zaťaženie {5}-}-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}---} {5} {5} kladov je na dolnom strese. Vďaka tomu je kĺb o 40% ľahší a o 20% dlhší -.
Štruktúra biomimetickej mriežky
Kovová 3D tlač dokáže vytvárať ľahké a silné moduly mriežky pomocou prírodných plástov a poréznych kostných štruktúr. Napríklad spoločnosť GE Aviation používa koncepčné laserové vybavenie M2 na výrobu lopatiek zliatiny Inconel 718, ktoré majú pevnosť výnosu 1200 mPa pri vysokej teplote 650 stupňov. Je to možné z dôvodu dizajnu vnútorného gradientu mriežky. Čepele sú tiež o 35% ľahšie a pomáhajú motora používať o 5% menej paliva.
Tlač s viac ako jedným typom materiálu
Kovový 3D tlač môže prejsť prechodom gradientu medzi rôznymi materiálmi pomocou viac ako jednej laserovej hlavy alebo dýzy. Napríklad hybridný modul vyrobený určitou automobilovou spoločnosťou vytlačí tvrdú zliatinu (napríklad Stellite 6) na povrchu trecieho na brzdovom kotúči a ľahkú zliatinu hliníka na hlavnom tele. Vďaka tomu je brzdový disk trikrát odolnejší a dlhší - trvalý.
3. Funkčná integrácia: Prechod z „jedného modulu“ do „modulu na úrovni systému“
Tradičný modulárny dizajn závisí od zostavenia niekoľkých častí. Kovová 3D tlač na druhej strane zlepšuje moduly z „pasívnych kanálov“ na „aktívne riadiace systémy“ pomocou nových návrhov ako mikrokanály a vybudované - v senzoroch.
Výroba mikrokanálov
Kovová 3D tlač dokáže v module rozptylu tepla vyrobiť mikrokanály s priemerom menším ako 0,3 mm. Napríklad spoločnosť zdravotníckych zariadení vyrobila 3D tlačený mikrofluidný čip, ktorý dodáva lieky cez 0,5 mm mikrokanály so zlepšením presnosti o ± 2%, čo je oveľa lepšie ako ± 10% chyba tradičného obrábania.
Vstavané senzory a ovládače
S kovovou 3D tlačou môžu byť do modulu zabudované priamo tlakové senzory, tlakové senzory alebo mikro -ovládače. Napríklad inteligentný hydraulický ventil Siemens 'Intelligent Hydraulic Valve Modul používa piezoelektrické keramické ovládače vo vnútri tela ventilu na dosiahnutie skutočného {{}} času uzavretý {- Ovládanie ovládacieho prvku toku. Reakčný čas sa skráti na 10 milisekúnd, ktoré je päťkrát rýchlejšie ako typické solenoidové ventily.
Optimalizácia Multi - fyzikálne pripojenie
Kovová 3D tlač môže zlepšiť moduly lepšie pomocou dynamiky tekutín, termodynamiky a analýzy štrukturálnej mechaniky. Napríklad Samson použil platformu ANSYS Workbench na optimalizáciu distribúcie tlaku v priechode ventilu a tepelného napätia v telese ventilu súčasne. Tým sa znížila deformácia tela ventilu z 0,2 mm na 0,05 mm pri tlaku 6 MPa, ktorý splnil požiadavky na tesnenie pre stupeň jadrovej energie.
4. Schopnosť rýchlo sa opakovať, od „mesačného rozvoja“ po „týždenné overenie“
Modularizujúce automatizačné vybavenie znamená, že sa musí rýchlo prispôsobiť zmenám dopytu po trhu. Kovová 3D tlač na druhej strane urýchľuje vývojový cyklus pomocou digitálnej výroby a flexibilnej výroby.
Výroba vecí bez foriem
Vytváranie tradičného modulu trvá 3 až 6 mesiacov, pretože musí prejsť cyklom dizajnu, vytvára pleseň, skúšobnú výrobu a zmeny. Nepotrebujete formy na kovovú 3D tlač; Môže vyrábať fungujúce vzorky priamo z modelov CAD. Napríklad telo oxidačného ventilu SpaceX prešlo od návrhu na počiatočné testovanie pôdy za približne 8 týždňov, čo je 70% rýchlejšie ako normálne metódy.
Kontrola kvality online
Kovová 3D tlač môže poskytnúť skutočné - spätnú väzbu o problémoch medzi hrádzami pomocou infračervených kamier alebo monitorovacích systémov batolov. Napríklad EOS M 400 - 4 používa technológiu dynamického laserového riadenia výkonu, ktorá znižuje veľkosť telesa postihnutej tepla (HAZ) tela zliatiny titánu od 0,5 mm do 0,2 mm, znižuje zvyškové napätie o 40%a zvyšuje úspešnosť jednorazovej tlače na 95%.
Hospodárstvo malých dávok
Náklady na kovovú 3D tlač sú už lacnejšie ako náklady na tradičné obrábanie pre moduly, ktoré sú potrebné menej ako 5 000 krát ročne. Napríklad spoločnosť, ktorá vyrába baliace vybavenie, využíva platinové blt - s400 na tlač Die - moduly rezania a pečiatkov. To znižuje náklady na každý kus o 35% v porovnaní so obrábaním CNC a umožňuje produkciu dopytu -, čo znižuje náklady na zásoby o 60%.
5. Trendy a problémy v priemysle: „Prielom s jedným bodom“ na „integráciu systému“
Kovová 3D tlač prešla z testovacích prototypov do malej výroby mierky {}} v sektore modulárnych automatizačných zariadení, ale stále má problémy s vecami, ako je štandardizácia a udržanie nákladov na zníženie.
Úplný systém štandardizácie
Medzinárodné skupiny, ako je ISO/ASTM, urýchľujú proces vytvárania noriem na navrhovanie, výrobu a testovanie 3D tlačiarenských modulov. Napríklad séria štandardov ISO/ASTM 52900 obsahuje celú škálu databáz výkonu materiálu, optimalizáciu parametrov procesu, non - deštruktívne testovanie a ďalšie veci.
Inteligentná integrácia výrobných liniek
Kovová 3D tlač sa približuje k výrobe „čierneho svetla Factory“ kombináciou technológií, ako je automatizované spracovanie prášku, online monitorovanie a optimalizácia strojového učenia. Napríklad riešenie AM Factory, na ktorom spolupracovali EOS a Siemens, zaznamenalo využívanie zariadení až do 82% a znížilo náklady na pracovné miesta na polovicu.
Nové nápady v príspevku - technológia spracovania
Na vyriešenie problémov s drsnými povrchmi a zvyškovým stresom na moduloch 3D tlače odvetvie pracuje na nových metódach tepelného spracovania, obrábania a povrchovej úpravy. Napríklad konkrétna spoločnosť prišla s kompozitným procesom s názvom „Posilnenie laserového nárazu+nízky - teplotný nitriding“, vďaka ktorému je povrchy 3D tlačených ventilových tiel 60 HRC tvrdšie a trikrát odolné voči opotrebovaniu.