Ako dosiahnuť optimalizáciu topológie častí priemyselného vybavenia prostredníctvom 3D tlače?

一 Spolupráca na technických otázkach: optimalizácia topológie a spodná logika 3D tlače
1. Optimalizácia topológie: Math - revolúcia v materiáloch
Analýza konečných prvkov (FEA) a optimalizačné algoritmy spolupracujú pri hľadaní najlepšieho spôsobu distribúcie materiálov za určitých podmienok zaťaženia a obmedzení. Toto sa nazýva optimalizácia topológie. Vo svojom jadre rozdeľuje konštrukčný priestor na konečné komponenty, odstraňuje materiály z nízkych - polohy napätia prostredníctvom opakovaných výpočtov, udržiava vysoké - načítanie - a nakoniec vytvára biomimetické štruktúry. Napríklad topológia - Optimalizovaná kategória Trited Titanium zliatiny pre Airbus A320 znižuje hmotnosť o 45% a rozširuje životnosť časti o 30%, čo ukazuje, že táto technológia je užitočná v leteckom priemysle.
2. 3 d Tlač: spôsob, ako zmeniť digitálne modely na skutočné časti
Skladaním materiálov na seba môže 3D tlaková technológia priamo vytvárať zložité štruktúry. To znamená, že tradičná subtraktívna výroba už nepotrebuje formy a nástroje na rezanie. Napríklad selektívne laserové topenie (SLM) môže dosiahnuť hustotu energie 10 ⁶ w/cm ², čo je dostatočné na roztavenie materiálov, ktoré sa ťažko vyrábajú, takéto zliatiny titánu a zliatiny založené na nikle -. Je možné zaručiť proces návrhu optimalizácie topológie udržiavaním hrúbky vrstvy do 20–50 μm. Platinum BLT - A320 Vytlačí stojan na bicykel, ktorý je iba 12 gramov ťažkých (rovnaké ako dva {- Yuan Coins), pretože na optimalizáciu topológie. Prechádza tiež 100 000 vibračnými testami, aby sa ubezpečil, že je štrukturálne zdravý.
2, použitie v priemysle: Úplný prienik z tvrdých prostredí do každodenných situácií
1. Aerospace: najlepšia hra na chudnutie a zlepšenie
RUAG priestor znížil hmotnosť anténnych zátvoriek o 60% a zvýšil základnú frekvenciu z 120 Hz na 185 Hz pomocou topológie optimalizácie a technológie DMLS. To výrazne vylepšilo anti - vibračné výkony v oblasti satelitnej výroby. Táto časť je ešte pôsobivejšia, pretože kombinuje elektrické káblové zväzky, reflektory a štrukturálne komponenty do jednej jednotky a skráti čas zostavy o 30%. Čína letecká priemysel Corporation (AECC) vytvorila miniatúrne motory Turbojet pomocou 3D tlače. Optimalizácia topológie kombinovala 17 prvkov do 1, čo zvýšilo ťah - na - pomer hmotnosti o 25% a vyplnil medzeru v príbuzných sektoroch v Číne.
2. Energetické vybavenie: nové materiály, ktoré môžu vykonávať vo veľmi tvrdých podmienkach
Spoločnosť Westinghouse Electric zamestnáva technológiu EBM na tlač rúrky na opláštené jadrové palivo volfrámu v priemysle jadrovej energie. Optimalizácia topológie vytvára štruktúru pórov gradientu, ktorá udržiava štruktúru stabilnú pri vysokých teplotách 1 000 stupňov. Tým sa rieši problém typického tavenia zliatiny zirkónia v prípade nehody. Vestas znovu objavil planétový nosič prevodovky v oblasti veternej energie pomocou optimalizácie topológie. Použili SLM tlačené diely zliatiny hliníka, aby boli o 35% ľahšie ako výkriky a technológia posilňujúceho mriežky, aby sa predĺžilo 10 ⁸ cyklov.
3. Lekárske implantáty: dvojitý prielom v personalizácii a biokompatibilite
Izraelský tím vytvoril 3D - tlačené lešenie z zliatiny titánu, ktorá udržuje pórovitosť pri 75% prostredníctvom optimalizácie topológie a má mechanické vlastnosti, ktoré zodpovedajú vlastnostiam ľudskej trabekulárnej kosti o 98%. Johnson & Johnson použil technológiu DMLS na tlačenie poréznych bedrových kĺbov s drsnosťou povrchu RA menšou alebo rovnajúcou sa 0,8 μm. Vďaka tomu bola kosť integrovaná o 40% rýchlejšie po operácii ako so štandardnými implantátmi a znížila čas rekuperácie pacientov o 50%.
3, Cesta k implementácii: Úplná kontrola procesu od návrhu po hromadnú výrobu
1. Digitálny dizajn v uzavretej slučke
Simulácia mnohých fyzikálnych polí: Používame optimalizáciu topológie Altair Optistruct alebo ANSYS pre analýzu statickej, dynamickej a termodynamickej väzby, aby sme sa uistili, že návrh bude dobre fungovať v rôznych situáciách.
Dizajn, ktorý vytvára veci: systémy AI ako ntopológia alebo Autodesk Fusion 360 automaticky zostavujú niekoľko systémov topológie a optimalizujú ich pre mnohé ciele, pričom sa berú do úvahy faktory, ako sú náklady a výrobný cyklus.
Kontrola kompatibility s tlačou: Na výrobu podporných štruktúr, navrhujte plátky a simulujte tlač, aby ste našli dôležité faktory, ako je zvyškové napätie a deformácia, použite magické alebo softvér Netfabb.
2. Vylepšenie parametrov procesu
Výber materiálov: Vyberte si tlačiarenské materiály, ktoré sú správne pre kúsky na základe toho, ako dobre potrebujú pracovať. Napríklad TI6AL4V je najlepšou voľbou pre štrukturálne časti v letúnoch, zliatina TA15 Titán sa používa pre lekárske implantáty a Inconel 718 Nickel - sa používa pre diely, ktoré potrebujú pracovať pri vysokých teplotách.
Riadenie hustoty energie: Aby sa vylepšil tvar bazénu taveniny, laserový výkon (100–1000 W), rýchlosť skenovania (500 - 2 000 mm/s) a hrúbka vrstvy (20–100 μm) sa menia. Napríklad zariadenie Platinum BLT - S400 využíva technológiu dynamickej zaostrenia na výrobu hliníkovej zliatiny 99,9%.
Technológia pre Post - Spracovanie: Horúce izostatické lisovanie (Hip) sa zbavuje nedostatkov vo vnútri materiálu a povrchové ošetrenia, ako je pieskové bludisko a elektrochemické leštenie, ho posilňujú proti únave.
3. Technika kontroly kvality
Sledovanie online: Používajte vysoké - rýchlostné fotoaparáty a infračervené tepelné snímače, aby ste sledovali teplotu roztaveného bazéna a rovnomernosť šírenia prášku v reálnom čase. Potom pomocou algoritmov strojového učenia vysielajte varovania v defekcii.
Non - deštruktívne testovanie: Používa priemyselné skenovanie CT na nájdenie zlomenín a pórov vo vnútri vecí a technológiu DIC (digitálna obrazová korelácia) na meranie distribúcie deformácie tlačených častí.
Certifikácia noriem: Sledujte medzinárodné normy ako ASTM F3184 (pre lekárske implantáty) a ISO/ASTM 52900 (pre všeobecnú tlač kovu), aby ste sa uistili, že vaše výrobky spĺňajú normy.