Jak osiągnąć optymalizację topologii części sprzętu przemysłowego poprzez drukowanie 3D?

一 Pracując razem nad problemami technicznymi: optymalizacja topologii i dolna logika drukowania 3D
1. Optymalizacja topologii: rewolucja oparta na Math -
Analiza elementów skończonych (FEA) i algorytmy optymalizacji współpracują, aby znaleźć najlepszy sposób dystrybucji materiałów w określonych warunkach obciążenia i ograniczenia. Nazywa się to optymalizacją topologii. U podstaw rozkłada przestrzeń projektową na komponenty skończone, usuwa materiały z niskich lokalizacji naprężeń poprzez powtarzane obliczenia, utrzymuje wysokie - części łożyska - i wreszcie tworzy struktury biomimetyczne. Na przykład topologia - Zoptymalizowany wspornik stopu tytanu w 3D dla Airbus A320 obniża wagę o 45% i przedłuża żywotność części o 30%, co pokazuje, że technologia ta jest przydatna w branży lotniczej.
2. 3 Drukowanie: sposób na przekształcenie modeli cyfrowych w prawdziwe części
Usuwając na siebie materiały, technologia drukowania 3D może bezpośrednio tworzyć skomplikowane konstrukcje. Oznacza to, że tradycyjna odejmująca produkcja nie wymaga już pleśni i narzędzi tnących. Na przykład selektywne topienie laserowe (SLM) może osiągnąć gęstość energii 10 ⁶ W/cm ², która wystarczy do stopienia materiałów, które są trudne do produkcji, takie stopy tytanu i stopy niklu -. Możliwe jest zagwarantowanie procesu projektowania optymalizacji topologii poprzez utrzymanie grubości warstwy w odległości 20–50 μm. Sprzęt Platinum BLT - A320 drukuje stojak na zegarek rowerowy, który jest tylko 12 gramów ciężkich (taki sam jak dwie monety Yuan -), ponieważ do optymalizacji topologii. Przechodzi również 100 000 testów wibracyjnych, aby upewnić się, że jest to strukturalnie dźwięk.
2, Użyj w branży: pełna penetracja od trudnych ustawień do codziennych sytuacji
1. Aerospace: najlepsza gra do utraty wagi i poprawy
Przestrzeń Ruag zmniejszyła ciężar wsporników antenowych o 60% i podniosła podstawową częstotliwość z 120 Hz do 185 Hz za pomocą optymalizacji topologii i technologii DMLS. To znacznie poprawiło wydajność wibracji anty - w dziedzinie produkcji satelitarnej. Ta część jest jeszcze bardziej imponująca, ponieważ łączy wiązki przewodów elektrycznych, reflektory i komponenty konstrukcyjne w jedną jednostkę, zmniejszając czas montażu o 30%. China Aviation Industry Corporation (AECC) stworzyła miniaturowe silniki turbojet za pomocą drukowania 3D. Optymalizacja topologii połączyła 17 elementów w 1, co zwiększyło wskaźnik wagi - do - o 25% i wypełnił lukę w pokrewnych sektorach w Chinach.
2. Sprzęt energetyczny: nowe materiały, które mogą działać w bardzo trudnych warunkach
Westinghouse Electric wykorzystuje technologię EBM do wydrukowania rur okładzających paliwa jądrowego z stopu wolframu w branży energetyki jądrowej. Optymalizacja topologii tworzy strukturę porów gradientowych, która utrzymuje stabilną strukturę w wysokich temperaturach 1000 stopni. Rozwiązuje to problem typowego topnienia stopu cyrkonu w przypadku wypadku. Vestas na nowo na nowo operator optymalizacji zasilania wiatrowego z wykorzystaniem optymalizacji topologii. Użyli drukowanych części aluminium, aby było 35% lżejsze niż technologia wzmacniająca kratę, aby przetrwać 10 ⁸ cykli dłużej.
3. Implanty medyczne: podwójne przełom w personalizacji i biokompatybilności
Zespół izraelski stworzył rusztowanie z tytanu z tytanu, które zachowuje porowatość z optymalizacji topologii i ma właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne, które mają właściwości mechaniczne. Johnson i Johnson zastosowali technologię DMLS do drukowania porowatych stawów biodrowych o chropowatości powierzchni Ra mniejszej lub równej 0,8 μm. To sprawiło, że kość integrowała się o 40% szybciej po operacji niż ze standardowymi implantami i skrócił czas regeneracji dla pacjentów o 50%.
3, Ścieżka do wdrożenia: Pełna kontrola procesu od projektowania do produkcji masowej
1. Projekt cyfrowy w zamkniętej pętli
Symulacja wielu dziedzin fizycznych: Zastosujemy optymalizację topologii optisterctu lub ANSYS do analizy sprzężenia statycznego, dynamicznego i termodynamicznego, aby upewnić się, że projekt będzie działał dobrze w różnych sytuacjach.
Projekt, który tworzy rzeczy: systemy AI, takie jak Ntopology lub Autodesk Fusion 360 automatycznie konstruują kilka schematów topologii i optymalizują je pod kątem wielu celów, biorąc pod uwagę czynniki takie jak koszty i cykl produkcyjny.
Sprawdzanie kompatybilności z drukowaniem: Użyj oprogramowania Magics lub NetFabb, aby tworzyć struktury wsparcia, projektują ścieżki krojenia i symulować drukowanie w celu znalezienia ważnych czynników, takich jak stres resztkowy i deformacja.
2. Ulepszanie parametrów procesu
Wybór materiałów: Wybierz materiały do ​​drukowania odpowiednie dla elementów w oparciu o to, jak dobrze muszą działać. Na przykład TI6AL4V jest najlepszym wyborem dla części strukturalnych w samolotach, stop tytanowy TA15 jest używany do implantów medycznych, a stop na bazie Nickel 718 - jest używany do części, które muszą pracować w wysokich temperaturach.
Kontrola gęstości energii: Aby uczynić kształt topnienia basenu lepszym i mniej porowatym, zasilanie laserowe (100–1000 W), prędkość skanowania (500–2000 mm/s) i grubość warstwy (20–100 μm) uległa zmianie. Na przykład urządzenie Platinum BLT - S400 wykorzystuje technologię dynamicznego ogniskowania do tworzenia drukowania stopu aluminium 99,9% gęstego.
Technologia Post - Przetwarzanie: Hot Isostatic Pressing (HIP) pozbywa się wad wewnątrz materiału, a obróbka powierzchniowa, takich jak piaskownica i polerowanie elektrochemiczne, wzmacniają go przeciwko zmęczeniu.
3. Technika sprawdzania jakości
Oglądanie online: Użyj wysokich - kamer prędkości i obrazów termicznych w podczerwieni, aby mieć oko na temperaturę stopionego puli i równość rozprzestrzeniania się proszku w czasie rzeczywistym. Następnie użyj algorytmów uczenia maszynowego, aby wysłać ostrzeżenia o wadach.
Non - Testowanie destrukcyjne: Wykorzystuje skanowanie CT przemysłowe w celu znalezienia złamań i porów w rzeczach oraz technologii DIC (cyfrowej korelacji obrazu) do pomiaru rozkładu odkształcenia drukowanych części.
Certyfikacja standardów: Postępuj zgodnie ze standardami międzynarodowymi, takimi jak ASTM F3184 (dla implantów medycznych) i ISO/ASTM 52900 (dla ogólnego drukowania metalowego), aby upewnić się, że Twoje produkty spełniają standardy.