Làm thế nào để đạt được tối ưu hóa cấu trúc liên kết của các bộ phận thiết bị công nghiệp thông qua in 3D?

, Làm việc cùng nhau về các vấn đề kỹ thuật: Tối ưu hóa cấu trúc liên kết và logic dưới cùng của in 3D
1. Tối ưu hóa cấu trúc liên kết: Một toán học -
Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và các thuật toán tối ưu hóa phối hợp với nhau để tìm cách tốt nhất để phân phối vật liệu trong các điều kiện tải và ràng buộc nhất định. Đây được gọi là tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Tại lõi của nó, nó phá vỡ không gian thiết kế thành các thành phần hữu hạn, loại bỏ các vật liệu từ các vị trí ứng suất - thông qua các tính toán lặp lại, giữ cao - tải - các bộ phận mang và cuối cùng tạo ra các cấu trúc sinh học. Chẳng hạn, cấu trúc liên kết - được tối ưu hóa khung hợp kim titan in 3D cho Airbus A320 giảm trọng lượng 45% và kéo dài tuổi thọ của phần lên 30%, cho thấy công nghệ này hữu ích trong ngành hàng không.
2. 3 D in: Cách biến các mô hình kỹ thuật số thành các phần thực
Bằng cách xếp các vật liệu lên đầu nhau, công nghệ in 3D có thể trực tiếp tạo ra các cấu trúc phức tạp. Điều này có nghĩa là sản xuất trừ truyền thống không còn cần khuôn và công cụ cắt. Ví dụ, sự nóng chảy laser chọn lọc (SLM) có thể đạt được mật độ năng lượng là 10 w/cm ², đủ để làm tan chảy các vật liệu khó sản xuất, hợp kim titan và niken - như vậy. Có thể đảm bảo quá trình thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết bằng cách giữ độ dày lớp trong vòng 20 505050. Thiết bị BLT BLT - A320 in một giá đỡ đồng hồ xe đạp chỉ có 12 gram nặng (giống như hai đồng xu - Yuan) vì tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Nó cũng vượt qua 100.000 bài kiểm tra rung để đảm bảo nó có cấu trúc âm thanh.
2, Sử dụng trong ngành: Sự thâm nhập đầy đủ từ các thiết lập khắc nghiệt đến các tình huống hàng ngày
1. Hàng không vũ trụ: Trò chơi tốt nhất để giảm cân và trở nên tốt hơn
Không gian Ruag đã giảm 60% trọng lượng của khung ăng -ten và tăng tần số cơ bản từ 120Hz lên 185Hz bằng cách sử dụng công nghệ tối ưu hóa cấu trúc liên kết và công nghệ DMLS. Điều này đã cải thiện đáng kể hiệu suất rung chống - trong lĩnh vực sản xuất vệ tinh. Phần này thậm chí còn ấn tượng hơn vì nó kết hợp dây nối điện, gương phản xạ và các thành phần cấu trúc thành một đơn vị, cắt giảm 30%thời gian lắp ráp. Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (AECC) đã chế tạo động cơ turbojet thu nhỏ bằng cách sử dụng in 3D. Tối ưu hóa cấu trúc liên kết đã kết hợp 17 yếu tố thành 1, đã tăng lực đẩy - lên - tỷ lệ trọng lượng lên 25% và lấp đầy khoảng cách trong các lĩnh vực liên quan ở Trung Quốc.
2. Thiết bị năng lượng: Các vật liệu mới có thể thực hiện trong điều kiện rất khắc nghiệt
Westinghouse Electric sử dụng công nghệ EBM để in các ống thanh nhiên liệu hạt nhân hợp kim vonfram trong ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân. Tối ưu hóa cấu trúc liên kết tạo ra một cấu trúc lỗ rỗng độ dốc giữ cho cấu trúc ổn định ở nhiệt độ cao 1000 độ. Điều này giải quyết vấn đề của lớp vỏ zirconium điển hình dễ dàng tan chảy trong trường hợp xảy ra tai nạn. Vestas đã tái tạo hãng vận tải hành tinh hộp số trong khu vực năng lượng gió sử dụng tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Họ đã sử dụng các bộ phận hợp kim nhôm in SLM để làm cho nó nhẹ hơn 35% so với công nghệ tăng cường và mạng lưới để làm cho nó kéo dài 10 chu kỳ dài hơn.
3. Cấy ghép y tế: Một bước đột phá gấp đôi trong cá nhân hóa và tương thích sinh học
Đội ngũ Israel đã tạo ra một giàn giáo xương Titan được in 3D-, duy trì độ xốp ở mức 75% thông qua tối ưu hóa cấu trúc liên kết và có các đặc tính cơ học phù hợp với xương của con người. Johnson & Johnson đã sử dụng công nghệ DMLS để in các khớp hông xốp với độ nhám bề mặt RA nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 μm. Điều này làm cho xương tích hợp nhanh hơn 40% sau phẫu thuật so với cấy ghép tiêu chuẩn và cắt giảm thời gian phục hồi cho bệnh nhân xuống 50%.
3, Đường dẫn để thực hiện: Kiểm soát hoàn toàn quy trình từ thiết kế đến sản xuất hàng loạt
1. Thiết kế kỹ thuật số trong một vòng kín
Mô phỏng nhiều trường vật lý: Chúng tôi sử dụng Tối ưu hóa cấu trúc liên kết của Altair Optistruct hoặc ANSYS cho phân tích khớp nối tĩnh, động và nhiệt động để đảm bảo thiết kế sẽ hoạt động tốt trong nhiều tình huống khác nhau.
Thiết kế làm cho mọi thứ: Các hệ thống AI như NTopology hoặc Autodesk Fusion 360 tự động xây dựng một số sơ đồ cấu trúc liên kết và tối ưu hóa chúng cho nhiều mục tiêu, có tính đến các yếu tố như chi phí và chu kỳ sản xuất.
Kiểm tra khả năng tương thích với in ấn: Sử dụng MAGICS hoặc phần mềm NetFabb để tạo cấu trúc hỗ trợ, thiết kế đường cắt và mô phỏng in để tìm các yếu tố quan trọng như căng thẳng và biến dạng còn lại.
2. Cải thiện các thông số quy trình
Chọn tài liệu: Chọn các tài liệu in phù hợp với các mảnh dựa trên mức độ họ cần làm việc tốt. Ví dụ, TI6AL4V là lựa chọn tốt nhất cho các bộ phận cấu trúc trong máy bay, hợp kim TA15 Titan được sử dụng cho cấy ghép y tế và Niken 718 - được sử dụng cho các bộ phận cần làm việc ở nhiệt độ cao.
Kiểm soát mật độ năng lượng: Để làm cho hồ bơi tan chảy hình dạng tốt hơn và ít xốp hơn, công suất laser (100 Ném1000W), tốc độ quét (500 thép2000mm/s) và độ dày lớp (20 thép100 μm) đều thay đổi. Chẳng hạn, thiết bị BLT BLT - S400 sử dụng công nghệ tập trung động để làm cho hợp kim nhôm in dày 99,9%.
Công nghệ cho bài - Xử lý: Nhấn nóng (hông) bị loại bỏ bên trong vật liệu, và các phương pháp điều trị bề mặt như phun cát và đánh bóng điện hóa làm cho nó mạnh hơn chống lại sự mệt mỏi.
3. Một kỹ thuật kiểm tra chất lượng
Xem trực tuyến: Sử dụng máy ảnh tốc độ- và hình ảnh nhiệt hồng ngoại để theo dõi nhiệt độ của bể nóng chảy và độ chẵn của bột lan truyền trong thời gian thực. Sau đó sử dụng các thuật toán học máy để gửi cảnh báo khiếm khuyết.
Không - Thử nghiệm phá hủy: Sử dụng quét CT công nghiệp để tìm gãy xương và lỗ chân lông bên trong mọi thứ và công nghệ DIC (tương quan hình ảnh kỹ thuật số) để đo phân phối biến dạng của các bộ phận in.
Chứng nhận tiêu chuẩn: tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế như ASTM F3184 (cho cấy ghép y tế) và ISO/ASTM 52900 (cho in kim loại tổng hợp) để đảm bảo sản phẩm của bạn đáp ứng các tiêu chuẩn.