Pozadie prípadu
Pomocou technológie laserového tavenia – jednej z technológií 3D tlače – sa vedeckou a priemyselnou spoluprácou vytvoril spaľovací motor s takmer o 21 % nižšou hmotnosťou v projekte „Leichtbau Motor“. Tento významný vplyv na zníženie hmotnosti vyvolal veľký záujem, najmä v leteckom a kozmickom sektore, kde výkon a účinnosť lietadiel závisia od konštrukcie s nízkou hmotnosťou.
technické nápady
Skladaním materiálu vrstva po vrstve je technológia kovovej 3D tlače aditívnou výrobnou metódou, ktorá mení digitálne modely na fyzické. Základnou myšlienkou je vytvoriť 3D model zamýšľaného produktu pomocou softvéru na počítačový dizajn (CAD), potom rozrezať a rozložiť model na niekoľko tenkých vrstiev, čím sa vytvorí tlačová dráha pre každú tenkú vrstvu. Po výbere vhodnej 3D tlačiarne a materiálov presuňte narezané súbory do tlačiarne na tlač vrstvy po vrstve a nakoniec dokončite výrobu objektu.
vyšetrenie prípadu
Dizajn pre zníženie hmotnosti kľukovej skrine a hlavy valcov
Posádka projektu „Leichtbau Motor“ sa rozhodla maximalizovať výkon hlavy valcov motora a kľukovej skrine. Tieto dva odliatky z hliníkovej zliatiny zaznamenali výrazné zníženie hmotnosti po renovácii technológie 3D tlače.
Obloženie valca:
Pomocou topologickej optimalizácie hlavy valcov zrekonštruovaná hlava valcov znížila hmotnosť o 2,3 kg, teda o 22 % menej ako pôvodný komponent.
Časť vystavená veľkému mechanickému namáhaniu bola vystužená, aby bola zaručená pevnosť po redukcii hmotnosti. Dvojité T-nosníky (IPB) v kombinácii s integrovanými uzavretými zásuvkami vytvárajú ideálny pomer zníženia hmotnosti k zachovaniu tuhosti.
Inovatívny systém chladenia s priečnym prúdením znižuje teplotu v spaľovacej komore až o 40 % použitím samostatného chladiaceho potrubia namiesto veľkokapacitného vodného plášťa, čím sa znižuje potrebný prívod vody.
Kľuková skriňa:
Návrhy na zníženie hmotnosti: Prestavaná kľuková skriňa váži menej 5,1 kg. Kľuková skriňa, navrhnutá ako krátka sukňa s hliníkovou základnou doskou, nahrádza oceľový kryt ložiska základnou doskou, čím znižuje trenie hlavného ložiska základného dieselového motora.
Otvorené vodorovné nosné konštrukcie nachádzajúce sa v priečke kľukovej skrine sú na vhodných miestach vystužené priečne rebrovanými kompozitnými materiálmi. Extra zosilnenie pochádza z dvoch ľahkých spojovacích rúrok v blízkosti vyvažovacej osi.
Optimalizácia materiálu je fenolová živica vystužená sklenenými vláknami, ktorá tvorí bočný kryt kľukovej skrine, čím sa ušetrí približne 15 % hmotnosti.
Zlepšenie olejového okruhu a výfukového potrubia
Výfukové potrubie: Izolačná vrstva je priamo vytlačená pomocou technológie 3D tlače, čím sa urýchľuje tvorba tepla v systéme dodatočnej úpravy výfukových plynov.
Optimalizácia olejových okruhov: Pri studenom štarte aj bežnej prevádzke ponúka lepší olejový okruh ďalšie výhody. Nová kabeláž (ohyb namiesto prudkého vychýlenia) a vylepšenia prierezu spoločne znižujú tlakové straty v hlave valcov a kľukovej skrini o 22 %.
Aplikácia výhod
ľahký dizajn: Vďaka ideálnym tlačovým štruktúram a vylepšeným materiálovým vlastnostiam dosahuje technológia kovovej 3D tlače ľahkú konštrukciu leteckých komponentov, čím výrazne zvyšuje výkon a efektivitu lietadiel.
Ako aditívna výrobná technika technológia kovovej 3D tlače v podstate zabraňuje strate zdrojov, času a iných nákladov v procese „výroby rovnakého materiálu a subtraktívnej výroby“. Osobné prispôsobenie pomáha skrátiť kreatívny cyklus a zvýšiť efektivitu výroby.
Výroba so zložitou štruktúrou: Technológia kovovej 3D tlače dokáže okamžite previesť modely CAD na fyzické modely pre letecké komponenty s komplikovanou štruktúrou, čím sa dosiahne presná replikácia jedna k{2}}jednej a rieši problém ťažkej reprodukcie v konvenčných výrobných technikách.
Niektoré komponenty letectva v leteckom a kozmickom sektore majú obmedzenú životnosť a vyžadujú pravidelnú údržbu a opravy. Rýchla výroba komponentov a presná obnova poškodených oblastí, ktorú umožňujú technológie 3D tlače kovov, pomáhajú šetriť výrobné náklady.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/mjf-3d-printing-nylon-pa12-autodiely.html