Come ottenere l'ottimizzazione della topologia delle parti di attrezzature industriali attraverso la stampa 3D?

一, Lavorando insieme su questioni tecniche: ottimizzazione della topologia e logica inferiore della stampa 3D
1. Ottimizzazione della topologia: una rivoluzione basata su matematica - nei materiali
Analisi degli elementi finiti (FEA) e algoritmi di ottimizzazione lavorano insieme per trovare il modo migliore per distribuire materiali in determinate condizioni di carico e vincoli. Questo si chiama ottimizzazione della topologia. Nel suo centro, rompe lo spazio di progettazione in componenti finiti, rimuove i materiali da posizioni di sollecitazione a basse - attraverso calcoli ripetuti, mantiene elevate - carico - parti cuscinetti e infine produce strutture biomimetiche. Ad esempio, la topologia - ottimizzata staffa in lega di titanio 3D ottimizzata per l'Airbus A320 riduce il peso del 45% ed estende la vita della parte del 30%, dimostrando che questa tecnologia è utile nel settore dell'aviazione.
2. 3 d Stampa: un modo per trasformare i modelli digitali in parti reali
Immergendo i materiali uno sopra l'altro, la tecnologia di stampa 3D può fare direttamente strutture complicate. Ciò significa che la produzione tradizionale sottrattiva non ha più bisogno di stampi e utensili da taglio. Ad esempio, lo scioglimento del laser selettivo (SLM) può raggiungere una densità di energia di 10 ⁶ w/cm ², che è sufficiente per sciogliere materiali difficili da produrre, tali leghe di titanio e leghe a base di nichel -. È possibile garantire il processo di progettazione di ottimizzazione della topologia mantenendo lo spessore dello strato entro 20-50 μm. L'attrezzatura Platinum Blt - A320 stampa un supporto per orologio per biciclette che è solo 12 grammi pesanti (uguale a due monete yuan -) perché all'ottimizzazione della topologia. Supera anche 100.000 test di vibrazione per assicurarsi che sia strutturalmente sano.
2, Utilizzo nel settore: penetrazione completa da ambienti difficili alle situazioni quotidiane
1. Aerospace: il miglior gioco per perdere peso e migliorare
Ruag Space ha ridotto il peso delle staffe di antenna del 60% e ha aumentato la frequenza di base da 120Hz a 185Hz utilizzando l'ottimizzazione della topologia e la tecnologia DMLS. Ciò ha notevolmente migliorato le prestazioni di vibrazione anti - nel campo della produzione satellitare. Questa parte è ancora più impressionante perché combina i cablaggi elettrici, i riflettori e i componenti strutturali in un'unità, riducendo il tempo di assemblaggio del 30%. La China Aviation Industry Corporation (AECC) ha realizzato motori a turbojet in miniatura utilizzando la stampa 3D. L'ottimizzazione della topologia ha combinato 17 elementi in 1, che ha aumentato la spinta - a - rapporto di peso del 25% e ha colmato un divario nei settori correlati in Cina.
2. Attrezzatura energetica: nuovi materiali che possono funzionare in condizioni molto difficili
Westinghouse Electric impiega la tecnologia EBM per stampare i tubi di rivestimento del combustibile nucleare in lega di tungsteno nel settore dell'energia nucleare. L'ottimizzazione della topologia crea una struttura dei pori a gradiente che mantiene la struttura stabile ad alte temperature di 1000 gradi. Ciò risolve il problema della tipica rivestimento in lega di zirconio che si scioglie facilmente in caso di incidente. Vestas ha reinventato il vettore planetario del cambio nell'area dell'energia eolica utilizzando l'ottimizzazione della topologia. Hanno usato parti in lega di alluminio stampate SLM per renderlo più leggero del 35% rispetto ai forgiati e alla tecnologia di rafforzamento reticolare per farla più durare 10 cicli.
3. Impianti medici: una doppia svolta nella personalizzazione e nella biocompatibilità
Il team israeliano ha creato un'impalcatura ossea in lega di titanio 3D - che mantiene la porosità al 75% attraverso l'ottimizzazione della topologia e ha proprietà meccaniche che corrispondono a quelle dell'osso trabecolare umano del 98%. Johnson e Johnson hanno utilizzato la tecnologia DMLS per stampare articolazioni dell'anca porosa con una rugosità superficiale di RA inferiore o uguale a 0,8 μm. Ciò ha reso l'osso integrare il 40% più velocemente dopo l'intervento chirurgico rispetto agli impianti standard e ha ridotto il tempo di recupero per i pazienti del 50%.
3, percorso verso l'implementazione: pieno controllo sul processo dalla progettazione alla produzione di massa
1. Design digitale in un ciclo chiuso
Simulazione di molti campi fisici: impieghiamo un'ottimizzazione della topologia di Altair Optistruct o ANSYS per analisi di accoppiamento statico, dinamico e termodinamico per assicurarsi che il design funzioni bene in una varietà di situazioni.
Design che rende le cose: sistemi di intelligenza artificiale come Ntopology o Autodesk Fusion 360 costruiscono automaticamente diversi schemi di topologia e li ottimizzano per numerosi obiettivi, tenendo conto di fattori come i costi e il ciclo di produzione.
Verificare la compatibilità con la stampa: utilizzare magiche o software NetFabb per realizzare strutture di supporto, progettare percorsi di taglio e simulare la stampa per trovare fattori importanti come lo stress residuo e la deformazione.
2. Migliorare i parametri del processo
Scegliere i materiali: scegli i materiali di stampa che sono giusti per i pezzi in base al modo in cui devono funzionare. Ad esempio, Ti6al4v è la scelta migliore per le parti strutturali negli aeroplani, la lega di titanio TA15 viene utilizzata per gli impianti medici e la lega basata su nichel 718 - viene utilizzata per parti che devono funzionare ad alte temperature.
Controllo della densità di energia: per rendere la forma della piscina di fusione migliore e meno porosa, la potenza laser (100–1000 W), la velocità di scansione (500–2000 mm/s) e lo spessore dello strato (20–100 μm) sono tutti modificati. Ad esempio, il dispositivo Platinum BLT - S400 utilizza la tecnologia di focalizzazione dinamica per rendere più densa di stampa in lega di alluminio.
La tecnologia per il post - elaborazione: la pressione isostatica calda (anca) si elimina dei difetti all'interno del materiale e trattamenti di superficie come il sabbiatura e la lucidatura elettrochimica lo rendono più forte contro la fatica.
3. Una tecnica per il controllo della qualità
Guardando online: utilizzare telecamere - alte e immagini termiche a infrarossi per tenere d'occhio la temperatura della piscina fusa e la uniformità della polvere che si diffonde in tempo reale. Quindi utilizzare algoritmi di apprendimento automatico per inviare avvisi di difetti.
Test distruttivi non -: usa la scansione CT industriale per trovare fratture e pori all'interno delle cose e la tecnologia DIC (correlazione di immagine digitale) per misurare la distribuzione della deformazione delle parti stampate.
Certificazione degli standard: seguire standard internazionali come ASTM F3184 (per impianti medici) e ISO/ASTM 52900 (per la stampa in metallo generale) per assicurarsi che i tuoi prodotti soddisfino gli standard.