3D метален печат се доказва в космически проект
autopro.hu | 17.06.2020 7:22
Снимка: 3D системи
В резултат на редизайн от Frustum Inc. Technology и експертни познания на 3D Systems (DMP), конзолата на самолетния двигател е направена със 70% по-лека, като същевременно отговаря на изискванията за стрес.
Правилното проектиране на компонент в границите на дадена производствена технология винаги е било главоболие за дизайнерите от Индустриалната революция. Икономичното производство на сложни геометрични форми или компоненти в органични форми е ограничено за конвенционалните производствени технологии. Често следва, че дизайнерът трябва да направи компромис за сметка на функционалността и производителността на частта.
В днешно време, когато технологиите за адитивно производство (широко известни като 3D печат) и по-специално 3D печат върху метал вече са жизнеспособни алтернативи на конвенционалните производствени технологии, старите технологични ограничения до голяма степен изчезнаха. Софтуерът за оптимизация на топологията вече е в състояние да създаде най-ефективните 3D файлове, които последното поколение метални принтери може да създаде в една стъпка. С цифровото производство стана практически възможно директното създаване на проектирания модел.
Оригиналният дизайн на конзолата, който е в основата на офертата на GE Aircraft. Основното очакване за преработената скоба беше да не надвишава ограждащите размери на оригиналната част, за да издържи същото количество товар, като същевременно намали общото тегло на детайла. | Снимка: 3D системи
Това сближаване на технологиите се илюстрира добре от успеха на съвместен проект между софтуерната компания Frustum и отдела за заплати на 3D Systems, Quickparts. Двете компании са събрали своите печеливши материали за търг, обявен от авиокосмическото дъщерно дружество на GE (GE Aircraft). GE Aircraft публикува публична покана за външни компании да изчакат заявленията. Задачата: да се намали теглото на скобата, задържаща капака на самолетен двигател, така че да не загуби здравината, издръжливостта и товароносимостта на скобата.
Критичният характер на теглото
От създаването на моторния сухопътен, въздушен и воден транспорт, инженерите винаги са се стремили да намерят баланс между теглото и здравината на превозното средство. Този деликатен баланс стана още по-важен напоследък поради нарастващата глобална конкуренция между производителите, все по-строгите разпоредби за енергоспестяване, все по-високите изисквания за ефективност на разходите и все по-тесните срокове за доставка.
Това важи особено за съвременната космическа индустрия. Въпреки че Boeing 737 тежи приблизително 65 тона, дори загуба на тегло от само половин килограм може да спести стотици хиляди долари годишно за някои авиокомпании. Ако включим във формулата всички самолети в света, общите спестявания могат да надхвърлят 10 милиона долара, пише GE Aircraft в обосновката за приложението си.
Оптимизиран за изпълнение дизайн
За да отговори на заявката на GE Aircraft, софтуерът за оптимизация на топологията на Frustum направи първите стъпки, като оцени теглото и напреженията, както и изискванията за якост. Оптимизацията на топологията определя геометрията на даден компонент, като се вземат предвид изложените напрежения. Той отчита наличния размер на корпуса, размерите на връзката, натоварването на детайла поради теглото и други фактори (напр. Гравитация, вибрации) и максимално допустимото напрежение върху материала.
Компонент с оптимизирана топология, генерирана от софтуера Frustum. | Снимка: 3D системи