Pozadí případ
Pomocí technologie laserového tavení – jedné z technologií 3D tisku – vznikla vědecká a průmyslová spolupráce v projektu „Leichtbau Motor“ spalovací motor, který má téměř o 21 % nižší hmotnost. Tento významný dopad na snížení hmotnosti vyvolal velký zájem, zejména v leteckém průmyslu, kde výkon a účinnost letadel závisí na lehké konstrukci.
technické nápady
Vrstva po vrstvě vrstvení materiálu je technologie kovového 3D tisku aditivní výrobní metodou, která mění digitální modely na fyzické. Základní myšlenkou je vytvořit 3D model zamýšleného produktu pomocí softwaru pro počítačové navrhování (CAD), poté rozřezat a rozložit model na několik tenkých vrstev, čímž se vytvoří tisková dráha pro každou tenkou vrstvu. Po výběru vhodné 3D tiskárny a materiálů přesuňte nakrájené soubory do tiskárny pro tisk vrstvy po vrstvě a nakonec dokončete výrobu objektu.
vyšetření případu
Konstrukce pro snížení hmotnosti klikové skříně a hlavy válců
Posádka projektu „Leichtbau Motor“ se rozhodla maximalizovat výkon hlavy válců motoru a klikové skříně. Tyto dva odlitky z hliníkové slitiny zaznamenaly po repasování technologie 3D tisku výrazné snížení hmotnosti.
Kryt válce:
Pomocí topologické optimalizace hlavy válců byla u přestavěné hlavy válců snížena hmotnost o 2,3 kg, tedy o 22 % méně než u původního komponentu.
Část vystavená velkému mechanickému namáhání byla vyztužena, aby byla zaručena pevnost po snížení hmotnosti. Dvojité T-nosníky (IPB) v kombinaci s integrovanými uzavřenými zásuvkami vytvářejí ideální poměr snížení hmotnosti k zachování tuhosti.
Inovativní systém chlazení s příčným prouděním snižuje teplotu ve spalovací komoře až o 40 % použitím samostatného chladicího potrubí místo velkokapacitního vodního pláště, čímž se snižuje potřebný příjem vody.
kliková skříň:
Provedení pro snížení hmotnosti: Přestavěná kliková skříň váží méně než 5,1 kg. Kliková skříň, navržená jako krátká zástěrka s hliníkovou základovou deskou, nahrazuje ocelový kryt ložiska základovou deskou, čímž snižuje tření hlavního ložiska základního dieselového motoru.
Otevřené vodorovné nosné konstrukce nacházející se v přepážce klikové skříně jsou na vhodných místech vyztuženy příčnými žebrovanými kompozitními materiály. Další vyztužení pochází ze dvou lehkých spojovacích trubek v blízkosti vyvažovací osy.
Optimalizace materiálu je Fenolová pryskyřice vyztužená skelnými vlákny tvoří boční kryt klikové skříně, čímž se ušetří zhruba 15 % hmotnosti.
Vylepšení olejového okruhu a výfukového potrubí
Výfukové potrubí: Izolační vrstva je přímo vytištěna pomocí technologie 3D tisku, čímž se urychluje tvorba tepla v systému dodatečné úpravy výfukových plynů.
Optimalizace olejových okruhů: Jak při studeném startu, tak při běžném provozu nabízí lepší olejový okruh další výhody. Nová kabeláž (ohyb místo prudkého vychýlení) a vylepšení průřezu společně snižují tlakové ztráty v hlavě válců a klikové skříni o 22 %.
Aplikace benefitů
lehká konstrukce: Díky ideálním tiskovým strukturám a vylepšeným materiálovým vlastnostem dosahuje technologie kovového 3D tisku lehké konstrukce leteckých součástí, čímž výrazně zvyšuje výkon a efektivitu letadel.
Technologie 3D tisku kovů jako aditivní výrobní technika v podstatě zabraňuje ztrátě zdrojů, času a dalších nákladů v procesu „výroby rovných materiálů a subtraktivní výroby“. Osobní přizpůsobení pomáhá zkrátit tvůrčí cyklus a zvýšit efektivitu výroby.
Výroba se složitou strukturou: Technologie kovového 3D tisku dokáže okamžitě převést modely CAD na fyzické modely leteckých součástí s komplikovanou strukturou, čímž se dosáhne přesné replikace jedna ku-- jedné a řeší se problém obtížné reprodukce v konvenčních výrobních technikách.
Některé součásti letectví v leteckém průmyslu mají omezenou životnost a vyžadují pravidelnou údržbu a opravy. Rychlá výroba součástí a přesná obnova poškozených oblastí, kterou umožňují technologie 3D tisku z kovu, pomáhají šetřit výrobní náklady.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/mjf-3d-printing-nylon-pa12-autodíly.html