كيفية تحقيق تحسين طوبولوجيا أجزاء المعدات الصناعية من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

一 ، العمل معًا على القضايا الفنية: تحسين الطوبولوجيا والمنطق السفلي للطباعة ثلاثية الأبعاد
1. تحسين الطوبولوجيا: ثورة رياضية- في المواد
تعمل تحليل العناصر المحدودة (FEA) وخوارزميات التحسين معًا لإيجاد أفضل طريقة لتوزيع المواد في ظل ظروف حمولة وقيود معينة. وهذا ما يسمى تحسين الطوبولوجيا. في جوهره ، يقوم بتقسيم مساحة التصميم إلى مكونات محدودة ، ويزيل المواد من مواقع الإجهاد المنخفضة- من خلال الحسابات المتكررة ، ويحافظ على أجزاء محمولة- على سبيل المثال ، يقطع قوس سبيكة التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد المطبوعة ثلاثية الأبعاد من أجل Airbus A320 بنسبة 45 ٪ ويمتد عمر الجزء بنسبة 30 ٪ ، مما يدل على أن هذه التكنولوجيا مفيدة في صناعة الطيران.
2. 3 d الطباعة: طريقة لتحويل النماذج الرقمية إلى أجزاء حقيقية
من خلال تكديس المواد فوق بعضها البعض ، يمكن أن تصنع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة هياكل معقدة. هذا يعني أن التصنيع التقليدي الطبق لم يعد يحتاج إلى قوالب وأدوات القطع. على سبيل المثال ، يمكن أن يحقق ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) كثافة طاقة تبلغ 10 ⁶ w/cm ² ، وهو ما يكفي لإذابة مواد يصعب تصنيعها ، مثل سبائك التيتانيوم وسبائك النيكل -. من الممكن ضمان عملية تصميم تحسين الطوبولوجيا عن طريق الحفاظ على سمك الطبقة في غضون 20-50 ميكرون. يقوم معدات Platinum BLT - A320 بطباعة حامل ساعة دراجة لا يتجزأ سوى 12 جرامًا (مثل اثنان - yuan coins) لأنه لتحسين الطوبولوجيا. كما أنه يجتاز 100000 اختبار الاهتزاز للتأكد من أنها سليمة من الناحية الهيكلية.
2 ، استخدم في الصناعة: الاختراق الكامل من الإعدادات القاسية إلى المواقف اليومية
1. الفضاء: أفضل لعبة لفقدان الوزن والتحسن
خفضت مساحة RUAG وزن أقواس الهوائي بنسبة 60 ٪ ورفعت التردد الأساسي من 120 هرتز إلى 185 هرتز باستخدام تقنية Optology Optimization و DMLS. لقد تحسن هذا بشكل كبير من أداء الاهتزاز- في مجال إنتاج الأقمار الصناعية. هذا الجزء أكثر إثارة للإعجاب لأنه يجمع بين تسخير الأسلاك الكهربائية ، العاكسات ، والمكونات الهيكلية إلى وحدة واحدة ، مما يقلل من وقت التجميع بنسبة 30 ٪. جعلت شركة الصين صناعة الطيران (AECC) محركات توربويت مصغرة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. قام تحسين الطوبولوجيا بالجمع بين 17 عنصرًا في 1 ، مما زاد من نسبة الوزن - إلى - بنسبة 25 ٪ وملأت فجوة في القطاعات ذات الصلة في الصين.
2. معدات الطاقة: مواد جديدة يمكن أن تؤدي في ظروف قاسية للغاية
توظف Westinghouse Electric تقنية EBM لطباعة أنابيب تكسس الوقود النووي في صناعة الطاقة النووية في صناعة الطاقة النووية. يؤدي تحسين الطوبولوجيا إلى إنشاء هيكل مسام متدرج يبقي الهيكل مستقرًا في درجات حرارة عالية من 1000 درجة. هذا يحل مشكلة ذوبان سبيكة الزركونيوم النموذجية بسهولة في حالة وقوع حادث. أعادت Vestas اختراع حاملة الكواكب علبة التروس في منطقة طاقة الرياح باستخدام تحسين الطوبولوجيا. لقد استخدموا أجزاء سبيكة الألومنيوم المطبوعة SLM لجعلها أخف وزناً بنسبة 35 ٪ من المهرجانات وتقوية الشبكة لجعلها تدوم 10 ⁸ دورات أطول.
3. يزرع طبية: اختراق مزدوج في التخصيص والتوافق الحيوي
أنشأ الفريق الإسرائيلي سقالة عظمية ثلاثية الأبعاد 3D- التي تحافظ على المسامية بنسبة 75 ٪ من خلال تحسين الطوبولوجيا ولديها خصائص ميكانيكية تتناسب مع تلك الموجودة في عظم التربيكة البشري بنسبة 98 ٪. استخدم Johnson & Johnson تقنية DMLS لطباعة مفاصل الورك المسامية مع خشونة سطح RA أقل من أو تساوي 0.8 ميكرون. هذا جعل العظم يدمج أسرع بنسبة 40 ٪ بعد الجراحة مقارنة مع عمليات الزرع القياسية وخفض وقت الاسترداد للمرضى بنسبة 50 ٪.
3 ، مسار للتنفيذ: التحكم الكامل في العملية من التصميم إلى التصنيع الشامل
1. التصميم الرقمي في حلقة مغلقة
محاكاة العديد من الحقول المادية: نحن نستخدم Optistruct Optistruct أو ANSYS Optology تحسينًا لتحليل الاقتران الثابت والديناميكي والديناميكي للتأكد من أن التصميم سيعمل بشكل جيد في مجموعة متنوعة من المواقف.
التصميم الذي يجعل الأشياء: أنظمة الذكاء الاصطناعى مثل ntopology أو Autodesk Fusion 360 تلقائيًا تقوم ببناء العديد من مخططات الطوبولوجيا وتحسينها لأهداف عديدة ، مع مراعاة عوامل مثل التكلفة ودورة التصنيع.
التحقق من التوافق مع الطباعة: استخدم Magics أو NetFABB لإنشاء هياكل الدعم ، وتصميم مسارات تقطيع ، ومحاكاة الطباعة لإيجاد عوامل مهمة مثل الإجهاد المتبقي والتشوه.
2. تحسين معلمات العملية
اختيار المواد: اختر مواد الطباعة المناسبة للقطع بناءً على مدى احتياجها للعمل. على سبيل المثال ، TI6AL4V هو الخيار الأفضل للأجزاء الهيكلية في الطائرات ، ويستخدم سبيكة TA15 Titanium للزراعة الطبية ، ويستخدم Distel 718 Nickel - لسبائك الأجزاء التي تحتاج إلى العمل في درجات حرارة عالية.
التحكم في كثافة الطاقة: لجعل شكل تجمع الذوبان أفضل وأقل مسامية ، يتم تغيير طاقة الليزر (100-1000W) ، وسرعة المسح (500-2000 مم/ثانية) ، وسمك الطبقة (20-100 ميكرون). على سبيل المثال ، يستخدم جهاز Platinum BLT - S400 تقنية التركيز الديناميكي لجعل طباعة سبيكة الألومنيوم 99.9 ٪.
تقنية Post - المعالجة: تتخلص الضغط الساخن (الورك) من العيوب داخل المادة ، والعلاجات السطحية مثل التلاشي الرملي والتلميع الكهروكيميائي تجعلها أقوى ضد التعب.
3. تقنية لفحص الجودة
المشاهدة عبر الإنترنت: استخدم كاميرات السرعة عالية- وتصوير حراري الأشعة تحت الحمراء لتراقب درجة حرارة البركة المنصهرة وتوافق المسحوق الذي ينتشر في الوقت الفعلي. ثم استخدم خوارزميات التعلم الآلي لإرسال تحذيرات عيب.
اختبار غير- الاختبار المدمر: يستخدم التصوير المقطعي الصناعي للعثور على الكسور والمسام داخل الأشياء ، وتكنولوجيا DIC (ارتباط الصورة الرقمية) لقياس توزيع سلالة الأجزاء المطبوعة.
شهادة المعايير: اتبع المعايير الدولية مثل ASTM F3184 (للزراعة الطبية) و ISO/ASTM 52900 (للطباعة المعدنية العامة) للتأكد من أن منتجاتك تلبية المعايير.