有效提高組件的效率
怎樣才可使相同的重量多倍提高組件的效率?通過(guò)模擬和3維打印的組合可以明顯縮短優(yōu)化流程。復(fù)雜的和高成本的材料測(cè)試可以通過(guò)模擬代替,樣本可以快速并節(jié)省成本的借助創(chuàng)新的3維打印技術(shù)制造。
輪架因?yàn)橐惺茇?fù)載,所以很容易變形,此點(diǎn)會(huì)影響整個(gè)底盤的穩(wěn)定性。因此,該部件的穩(wěn)固性非常重要。此挑戰(zhàn)為優(yōu)化輪架,以便輪架在同樣的負(fù)載下更穩(wěn)固。以下我們將講解如何將輪架通過(guò)模擬和3維打印有效的優(yōu)化。為打造組件所需的精細(xì)模具由voxeljet的3維打印制造。借助3維打印的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和幾乎無(wú)限的模具塑型自由度可以達(dá)到更完美的功效特點(diǎn)。
拓?fù)鋬?yōu)化
首先,由一個(gè)策劃設(shè)計(jì)和優(yōu)化工具確定制造空間。然后,在模型上模擬最重要的載荷情況,例如極速剎車、極端過(guò)彎和過(guò)路障礙。在確認(rèn)可行的優(yōu)化后,工程師將獲得一個(gè)組件,該組件使用同樣的材料(鋁鑄件),擁有一個(gè)全新的設(shè)計(jì)。此新設(shè)計(jì)的材料分布可以使組件的穩(wěn)固性加強(qiáng)3至5倍(根據(jù)負(fù)載量)。當(dāng)然,組件也可在更穩(wěn)固的情況下明顯的減輕重量。
壽命分析
組件的損耗是通過(guò)負(fù)載過(guò)程而造成的,而不是通過(guò)最高負(fù)載量。因此,我們測(cè)試了35小時(shí)的各種馬路情況的負(fù)載周期。此外,我們測(cè)試了各種角度對(duì)輪架的壓力。結(jié)合材料的特性,損耗的特點(diǎn)被預(yù)測(cè)。
VOXELJET的3維打印過(guò)程
之后,為模具的3維打印而被優(yōu)化的輪架被傳遞于voxeljet。voxeljet根據(jù)CAD數(shù)據(jù)生產(chǎn)塑料模型,為此使用了熔模鑄造。模型是由顆粒材料一層一層由粘合劑選擇性粘結(jié)而形成的,使用的塑料材料是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。使用此有機(jī)材料可降低殘余灰燼含量。模型不會(huì)擴(kuò)張,因此具備理想的燃燒性質(zhì)。此外,被打印的組件可以象傳統(tǒng)生產(chǎn)的部件一樣被使用。除了節(jié)省時(shí)間和成本以外,借助3維打印技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無(wú)法達(dá)到的復(fù)雜幾何。
此上述的輪架的優(yōu)化是Altair, Click2Cast, HBM nCode和voxeljet共同合作的結(jié)果。之所以可以完全施展組件打造的自由,多虧了3維打印和模擬的設(shè)計(jì)。各種軟件被用于模擬的設(shè)計(jì),基于Altairs OptiStructIns優(yōu)化解決方案的Ispire軟件用于拓?fù)鋬?yōu)化。部件的損耗可用Ncode Designlife軟件模擬化,并用Click2Cast軟件做澆鑄模擬。
3維打印優(yōu)勢(shì)概括
- 節(jié)省時(shí)間:交貨周期短
- 節(jié)約成本:不需工具的打造
- 尺寸:組件可達(dá)1000×600×500毫米
- 數(shù)量、形狀和設(shè)計(jì)變量的高靈活性
- 任何復(fù)雜的幾何形狀
- 100%打印的殘余的顆粒材料可回收利用
- 不需存儲(chǔ)成本
- 不需支撐結(jié)構(gòu)
- 幾乎沒(méi)有殘留灰分
- 通常燃燒期間無(wú)擴(kuò)張
- 適用于所有普通合金
進(jìn)一步的案例研究
航空領(lǐng)域的拓?fù)鋬?yōu)化
維捷為法國(guó)航空供應(yīng)商Sogeclair提供了快速、經(jīng)濟(jì)、靈活的精密鑄造
超級(jí)高鐵項(xiàng)目采用3D打印的熔模鑄造模型
3D打印機(jī)制造商voxeljet支持Hyperloop項(xiàng)目,提供3D打印PMMA鑄造模具,用于鋁件的熔模鑄造