Лесен потенцијал за градење при 3Д печатење за оптимизиран дизајн
Оптимизирани геометрии и за внатрешноста
Лесен потенцијал при 3Д печатење
Ралф Штек, хонорарен специјалист новинар за областите CAD/CAM, IT и машински инженеринг, Фридрихсхафен
Содржина
3Д печатењето овозможува сложени геометрии во компонентите
Додека во конвенционалните процеси на производство, како што се мелење или вртење на цврст суров дел, се обработува однадвор кон внатре (субтрактивно), компонентата се создава во слоеви (додаток) при 3Д печатење. Ова значи дека секој дел од компонентата, вклучително и внатрешноста, може да се обликува индивидуално. Покрај тоа, сложената геометрија не значи дека времето на обработка на 3Д печатачот е зголемено - „Комплексноста е бесплатна“. На овој начин, многу комплексни, бионички форми можат да се создадат на 3Д печатачот исто толку лесно како геометриските основни тела со мазни површини.
Можна е оптимизација на топологијата преку 3Д печатење
Повеќето производители на CAD и симулации сега нудат функции за оптимизација на топологијата. Со оваа технологија, корисникот ги дефинира точките на примена, насоките и големината на силите што дејствуваат на компонентата, како и просторот за инсталација. Софтверот потоа пресметува - земајќи ги предвид другите параметри и граничните услови - оптимална форма што ја постигнува потребната јачина со најмала можна потрошувачка на материјал.
Резултатот е претежно органски изглед форми изработени од многу аголни и дупнати шипки, кои, само поради сложеното зацврстување, тешко може да се направат субтрактивно. Алтернатива е да се направи конструкцијата како заварена конструкција од челична цевка, на пример, но тоа е исто така многу мачна задача - исто така затоа што геометријата прво треба макотрпно да се претвори во геометрија на прачка. Софтверот за оптимизација на топологијата Inspire од американската компанија Altair во Троја, Мичиген овозможува да се покрие пресметаната геометрија со мазни површини со цел да се постигне повеќе технички изглед. Меѓутоа, при 3Д печатење, едноставно е ирелевантно како се обликува геометријата; 3Д печатачот создава каква било форма. 3Д печатењето овозможува делови оптимизирани за топологијата да се произведуваат со мала или никаква преработка.
Значително намалување на тежината по оптимизација на топологијата
Производителот на железнички возила Алстом од Сент Оуен, Франција, го искористи Altair Inspire и придружниот систем за моделирање Evolve за да ја оптимизира заградата за стабилизатор за багите од своите серии на воз Метрополис. Актерскиот дел беше многу тежок и покажа дека во симулацијата беше масовно преголем. Инженерите дефинираа проширен простор за инсталација, како и силите и граничните услови, при што Inspire пресмета значително полесна геометрија. По измазнувањето на конструкциите во Evolve, ова се покажа во натамошното изведување на симулацијата дека може да ги издржи оперативните сили што се јавуваат со значително намалена употреба на материјал - а со тоа и тежина. Процесот покажа дека со помош на оптимизација на топологијата, голема тежина може многу брзо да се отстрани од постојните структури.
Лесен градежен потенцијал развиваат преку 3Д печатење
Друг начин да заштедите тежина без да ја жртвувате силата е да ја машините внатрешноста на компонентата. Надворешната форма на компонентата често следи одредени функционални или естетски критериуми - но ова создава области кои се далеку помасивни отколку што би биле потребни за јачина. Досега тешко дека нешто можеше да се направи во овој случај, но со помош на 3Д печатење не е проблем да се дизајнира внатрешноста на компонентата делумно или целосно шуплива. За да не се изгуби премногу стабилност, шуплините често се полнат со решеткаста структура, како што е онаа произведена од софтверот Within од американската компанија Autodesk од Сан Рафаел.
Со соодветно дизајнирање на овие мрежни структури, можно е дури и специфично влијание врз својствата на материјалот. На пример, ако печатите компонента изработена од еластичен материјал, може да се создадат потешки и помеки области во рамките на компонентата со употреба на подебели и потенки шипки. Патем, практично сите компоненти 3Д-отпечатени со користење на процесот FDM се делумно шупливи. Тука, мрежните структури се користат првенствено за да заштедат време на печатење, но исто така и за заштеда на материјал. Во секој случај, се создаваат исклучително лесни и во исто време стабилни компоненти.
Заклучок
Способноста на производството на додатоци да може да ја дефинира секоја точка на една компонента, вклучително и внатре, отвора мноштво можности за дизајнерот да заштеди тежина и материјал. Шупливи компоненти исполнети со решетки или минимизирани до чисти рамки нудат потенцијал за заштеда над 50%. Значи, вреди да се разгледаат новите технологии. ко
Обемни информации за процесите и примерите за примена на производство на адитиви се дадени на тема 3Д печатење од конструкцијата на КЕМ: