Tối ưu hóa cấu trúc liên kết là một công cụ thiết kế giúp bạn cắt giảm chính xác trọng lượng.
Tối ưu hóa cấu trúc liên kết là một phương pháp thiết kế sử dụng các thuật toán toán học và phân tích phần tử hữu hạn để tự động tạo ra sơ đồ phân phối vật liệu tốt nhất dựa trên tình huống lực và nhu cầu hiệu suất trong một không gian thiết kế nhất định. Điều này làm cho cấu trúc nhẹ hơn. Tuy nhiên, theo tối ưu hóa cấu trúc liên kết, thật khó để tạo ra các cấu trúc phức tạp bằng các phương pháp sản xuất điển hình. Tối ưu hóa cấu trúc liên kết có thể được sử dụng để tạo ra lưỡi tuabin cho động cơ máy bay với xương sườn và sâu răng phức tạp. Điều này có thể giúp làm cho lưỡi dao nhẹ hơn trong khi vẫn đảm bảo chúng mạnh và cứng. Tuy nhiên, thật khó để sử dụng thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết vì các phương pháp đúc và xử lý cơ học truyền thống không thể làm cho các cấu trúc nội thất phức tạp này một cách chính xác.
Vấn đề này được giải quyết hoàn hảo bằng công nghệ in 3D kim loại. Nó hoạt động bằng cách xếp các lớp lên nhau và có thể tạo ra các cấu trúc phức tạp ngay sau khi tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Các nhà thiết kế có thể sử dụng cấu trúc liên kết - Các mô hình CAD được tối ưu hóa để tạo các lưỡi có cấu trúc bên trong phức tạp bằng cách nhập chúng vào máy in 3D. Các máy in sau đó xếp bột kim loại hoặc dây theo dữ liệu mô hình. Khả năng này để có được mọi thứ chính xác cho phép thiết bị năng lượng càng nhẹ càng tốt trong khi vẫn hoạt động tốt. Ví dụ, cấu trúc liên kết tối ưu hóa lưỡi được làm bằng công nghệ in 3D kim loại có thể nhẹ hơn 10% đến 30% so với lưỡi thường xuyên. Điều này cải thiện lực đẩy của động cơ - thành - Tỷ lệ trọng lượng và tiết kiệm nhiên liệu.
Thiết kế cấu trúc mạng có nghĩa là tìm sự cân bằng đúng giữa trọng lượng và hiệu suất.
Cấu trúc mạng là một cấu trúc nhẹ, xốp được tạo thành từ nhiều đơn vị lặp lại. Nó có cường độ cụ thể cao, độ cứng cụ thể cao và chất lượng hấp thụ năng lượng mạnh. Sử dụng cấu trúc mạng chính xác trong thiết bị năng lượng có thể làm cho nó nhẹ hơn trong khi vẫn giữ cho nó mạnh mẽ và ổn định. Ví dụ, khi thiết kế các tháp cho tuabin gió, các tòa tháp cổ điển thường sử dụng các cấu trúc rỗng đơn giản hoặc đơn giản, nằm ở phía nặng. Thêm một khung mạng có thể làm cho tòa tháp nhẹ hơn nhiều trong khi vẫn giữ cho nó mạnh mẽ và cứng nhắc.
Công nghệ in 3D kim loại có thể dễ dàng tạo ra một loạt các cấu trúc mạng. Các nhà thiết kế có thể tạo ra các mảnh mạng có kích thước, hình thức và mật độ khác nhau để đáp ứng nhu cầu của thiết bị năng lượng và họ có thể làm điều này với máy in 3D. In 3D kim loại có thể quản lý cấu trúc mạng chính xác hơn các phương pháp sản xuất truyền thống. Điều này làm cho các kết nối giữa các đơn vị mạng mạnh hơn và cấu trúc ổn định hơn. Ví dụ, khi chế tạo các cấu trúc hỗ trợ cục bộ cho các tháp tuabin gió, sử dụng các cấu trúc mạng in 3D kim loại không chỉ làm cho tháp nhẹ hơn mà còn làm cho nó chống lại sự mệt mỏi và tốt hơn trong việc hấp thụ các cú sốc, giúp thiết bị này lâu hơn.
Sản xuất tích hợp: Cắt giảm các đầu nối và trọng lượng tổng thể
Làm cho các thiết bị năng lượng truyền thống thường có nghĩa là kết hợp rất nhiều bộ phận, điều đó có nghĩa là sử dụng nhiều kết nối như bu lông, đinh tán, mối hàn, v.v. Các đầu nối này không chỉ làm cho thiết bị nặng hơn mà còn có thể gây căng thẳng cho các điểm kết nối, điều này có thể làm cho thiết bị kém đáng tin cậy và rút ngắn tuổi thọ của nó. Ví dụ, khi chế tạo các tàu áp suất lò phản ứng cho các nhà máy điện hạt nhân, các phương pháp điển hình kêu gọi tạo ra một số phần riêng biệt và sau đó hàn và đặt chúng lại với nhau. Thật khó để chắc chắn rằng các mối hàn đủ mạnh, và chúng làm cho tàu nặng hơn.
Công nghệ in 3D kim loại có thể làm thiết bị năng lượng trong một mảnh. Các nhà thiết kế có thể kết hợp các thiết kế của một số phần thành một mô hình CAD và sau đó in tất cả cùng một lúc bằng máy in 3D. Điều này không chỉ cắt giảm số lượng đầu nối và làm cho thiết bị nhẹ hơn mà còn giữ cho các vấn đề chất lượng xảy ra vì các vấn đề kết nối. Ví dụ, sử dụng sản xuất tích hợp in 3D kim loại trên bình áp suất của lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân có thể cắt giảm số lượng mối hàn, làm cho tàu mạnh hơn và niêm phong tốt hơn, và làm cho nó nhẹ hơn khoảng 15% đến 20%. Điều này làm giảm chi phí xây dựng và vận hành của nhà máy điện hạt nhân.
Tối ưu hóa vật liệu: Chọn vật liệu mạnh nhưng không quá nặng.
Công nghệ in 3D kim loại cung cấp cho các nhà sản xuất thiết bị năng lượng nhiều lựa chọn hơn khi nói đến vật liệu. Bạn có thể sử dụng các vật liệu nhẹ và mạnh mẽ mới như kim loại - Vật liệu composite dựa trên cũng như các kim loại cổ điển như hợp kim titan, hợp kim nhôm, niken - Hợp kim dựa trên, v.v. Những vật liệu này mạnh hơn và cứng hơn theo nhiều cách khác nhau, có thể giúp giữ cho thiết bị hoạt động trong khi giảm trọng lượng của nó. Ví dụ, trong hệ thống đẩy năng lượng của ngành hàng không vũ trụ, các bộ phận được làm bằng titan - vật liệu composite dựa trên in 3D nhẹ hơn 20% đến 30% so với các bộ phận hợp kim titan truyền thống. Chúng cũng chống lại nhiệt độ cao và ăn mòn tốt hơn.
In 3D kim loại cũng có thể làm cho các vật liệu trải ra một cách gradient. Các nhà thiết kế có thể thay đổi cấu trúc trang điểm và vi mô của vật liệu dựa trên mức độ căng thẳng của chúng và họ cần làm việc tốt như thế nào trong các phần khác nhau của các thành phần. Điều này giúp họ có được những phẩm chất tốt nhất từ các vật liệu. Ví dụ, khi chế tạo bánh răng cho thiết bị năng lượng, bạn có thể sử dụng vật liệu cứng trên bề mặt răng để làm cho bánh răng ít bị mòn hơn. Bạn cũng có thể sử dụng các vật liệu khó khăn ở gốc của thiết bị để làm cho nó ít bị phá vỡ hơn khi nó chạm vào bất cứ thứ gì. Thiết bị năng lượng có thể được làm thậm chí còn nhẹ hơn trong khi vẫn hoàn thành các tiêu chuẩn hiệu suất vì khả năng tối ưu hóa vật liệu và phân phối gradient.
Lặp lại và xác nhận nhanh chóng: Tăng tốc quá trình thiết kế những thứ nhẹ
Nó thường xuyên mất một số lần lặp và xác nhận thiết kế để chế tạo thiết bị năng lượng nhẹ. Các sửa đổi thiết kế không hiệu quả khi các quy trình sản xuất truyền thống có chu kỳ tạo mẫu rộng rãi và giá cả khổng lồ. Ví dụ, việc sản xuất một nguyên mẫu của một loại pin pin điện mới bằng cách sử dụng các phương pháp truyền thống có thể mất vài tuần hoặc thậm chí vài tháng và mỗi khi thiết kế thay đổi, nó tốn tiền để làm lại khuôn và xử lý các bộ phận.
In 3D bằng kim loại có thể làm cho các nguyên mẫu nhanh chóng. Các nhà thiết kế có thể nhanh chóng biến các mô hình CAD đã thay đổi thành các nguyên mẫu cuộc sống thực sự - để kiểm tra hiệu suất cơ học, mệt mỏi và các tác vụ xác minh khác. Dựa trên các phát hiện thử nghiệm, các nhà thiết kế có thể nhanh chóng cải thiện thiết kế hơn nữa và in 3D và xác minh một lần nữa. Khả năng này để nhanh chóng lặp lại và xác nhận việc cắt giảm thời gian cần thiết để thiết kế các thiết bị năng lượng nhẹ và giảm chi phí nghiên cứu và phát triển. Ví dụ, với công nghệ in 3D kim loại, chu kỳ lặp lại thiết kế cho người giữ pin xe điện có thể đi từ mất nhiều tháng với các phương pháp truyền thống đến chỉ mất vài ngày. Điều này tăng tốc quá trình làm cho mọi thứ nhẹ hơn.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3D - in/kim loại - phụ gia -}