Η βελτιστοποίηση της τοπολογίας είναι ένα εργαλείο σχεδιασμού που σας βοηθά να μειώσετε το βάρος ακριβώς.
Η βελτιστοποίηση της τοπολογίας είναι μια μέθοδος σχεδιασμού που χρησιμοποιεί μαθηματικούς αλγόριθμους και ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων για να δημιουργήσει αυτόματα το καλύτερο σχήμα διανομής υλικών με βάση την κατάσταση της δύναμης και τις ανάγκες απόδοσης σε ένα συγκεκριμένο χώρο σχεδιασμού. Αυτό κάνει τη δομή ελαφρύτερη. Ωστόσο, μετά τη βελτιστοποίηση τοπολογίας, είναι δύσκολο να δημιουργηθούν περίπλοκες δομές χρησιμοποιώντας τυπικές μεθόδους κατασκευής. Η βελτιστοποίηση της τοπολογίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή λεπίδων στροβίλου για κινητήρες αεροσκαφών με περίπλοκες εσωτερικές νευρώσεις και κοιλότητες. Αυτό μπορεί να σας βοηθήσει να κάνετε τις λεπίδες ελαφρύτερες, διασφαλίζοντας ότι είναι ισχυροί και άκαμπτοι. Ωστόσο, είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί ο σχεδιασμός βελτιστοποίησης τοπολογίας, καθώς οι παραδοσιακές μεθόδους χύτευσης και μηχανικής επεξεργασίας δεν μπορούν να κάνουν αυτές τις περίπλοκες εσωτερικές δομές με ακρίβεια.
Αυτό το πρόβλημα επιλύεται τέλεια με μεταλλική τεχνολογία 3D εκτύπωσης. Λειτουργεί με τη στοίβαξη των στρωμάτων το ένα πάνω στο άλλο και μπορεί να κάνει περίπλοκες δομές αμέσως μετά τη βελτιστοποίηση της τοπολογίας. Οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν την τοπολογία - βελτιστοποιημένα μοντέλα CAD για να κάνουν λεπίδες με περίπλοκες εσωτερικές δομές εισάγοντας τους σε 3D εκτυπωτές. Οι εκτυπωτές στη συνέχεια στοιβάζουν μεταλλική σκόνη ή σύρμα σύμφωνα με τα δεδομένα μοντέλου. Αυτή η ικανότητα για να πάρει τα πράγματα ακριβώς επιτρέπει στον ενεργειακό εξοπλισμό να είναι όσο το δυνατόν πιο ελαφρύ, ενώ εξακολουθεί να λειτουργεί καλά. Για παράδειγμα, οι βελτιστοποιημένες λεπίδες τοπολογίας που κατασκευάζονται με μεταλλική τεχνολογία εκτύπωσης 3D μπορεί να είναι 10% έως 30% ελαφρύτερα από τις κανονικές λεπίδες. Αυτό βελτιώνει την ώθηση του κινητήρα - σε - αναλογία βάρους και οικονομία καυσίμου.
Ο σχεδιασμός μιας δομής πλέγματος σημαίνει την εξεύρεση της σωστής ισορροπίας μεταξύ βάρους και απόδοσης.
Η δομή του πλέγματος είναι μια ελαφριά, πορώδη δομή που αποτελείται από πολλές επαναλαμβανόμενες μονάδες. Έχει υψηλή ειδική αντοχή, υψηλή ειδική ακαμψία και ισχυρές ιδιότητες απορρόφησης ενέργειας. Η χρήση της δομής του πλέγματος σωστά στον ενεργειακό εξοπλισμό μπορεί να την κάνει ελαφρύτερο, ενώ εξακολουθεί να τη διατηρεί ισχυρή και σταθερή. Για παράδειγμα, κατά το σχεδιασμό των πύργων για ανεμογεννήτριες, οι κλασικοί πύργοι συνήθως χρησιμοποιούν συμπαγείς ή απλές κοίλες δομές, οι οποίες βρίσκονται στην βαριά πλευρά. Η προσθήκη ενός πλαισίου πλέγματος μπορεί να κάνει τον πύργο πολύ ελαφρύτερο, διατηρώντας το ακόμα ισχυρό και άκαμπτο.
Η μεταλλική τεχνολογία εκτύπωσης 3D μπορεί εύκολα να δημιουργήσει ένα ευρύ φάσμα δομών πλέγματος. Οι σχεδιαστές μπορούν να κάνουν κομμάτια πλέγματος διαφορετικών μεγεθών, μορφών και πυκνότητας για να καλύψουν τις ανάγκες του ενεργειακού εξοπλισμού και μπορούν να το κάνουν αυτό με 3D εκτυπωτές. Η μεταλλική εκτύπωση 3D μπορεί να διαχειριστεί τη δομή του πλέγματος με μεγαλύτερη ακρίβεια από τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής. Αυτό καθιστά τις συνδέσεις μεταξύ των μονάδων πλέγματος ισχυρότερες και της δομής πιο σταθερής. Για παράδειγμα, όταν κάνετε τοπικές δομές υποστήριξης για πύργους ανεμογεννητριών, χρησιμοποιώντας μεταλλικές δομές 3D τυπωμένων πλέγματος όχι μόνο καθιστά τον πύργο ελαφρύτερο, αλλά το καθιστά επίσης πιο ανθεκτικό στην κόπωση και καλύτερα στην απορρόφηση κραδασμών, γεγονός που κάνει τον εξοπλισμό να διαρκεί περισσότερο.
Ολοκληρωμένη κατασκευή: μείωση των συνδετήρων και του συνολικού βάρους
Η δημιουργία παραδοσιακού ενεργειακού εξοπλισμού σημαίνει συνήθως να συγκεντρώσετε πολλά μέρη, πράγμα που σημαίνει ότι χρησιμοποιείτε πολλές συνδέσεις όπως μπουλόνια, πριτσίνια, συγκολλημένες αρθρώσεις κ.ο.κ. Αυτοί οι σύνδεσμοι όχι μόνο καθιστούν τον εξοπλισμό βαρύτερο, αλλά μπορούν επίσης να δώσουν άγχος στα σημεία σύνδεσης, γεγονός που μπορεί να κάνει τον εξοπλισμό λιγότερο αξιόπιστο και να συντομεύσει τη ζωή του. Για παράδειγμα, κατά τη δημιουργία δοχείων πίεσης του αντιδραστήρα για πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, οι τυπικές μέθοδοι ζητούν να γίνουν διάφορα μέρη ξεχωριστά και στη συνέχεια να συγκολληθούν και να τα βάλουν μαζί. Είναι δύσκολο να είμαστε σίγουροι ότι οι συγκολλημένες αρθρώσεις είναι αρκετά ισχυρές και κάνουν το σκάφος βαρύτερο.
Η τεχνολογία εκτύπωσης Metal 3D μπορεί να κάνει ενεργειακό εξοπλισμό σε ένα κομμάτι. Οι σχεδιαστές μπορούν να συνδυάσουν τα σχέδια πολλών τμημάτων σε ένα μοντέλο CAD και στη συνέχεια να το εκτυπώσουν ταυτόχρονα με έναν 3D εκτυπωτή. Αυτό όχι μόνο μειώνει τον αριθμό των συνδετήρων και κάνει τον εξοπλισμό ελαφρύτερο, αλλά διατηρεί επίσης τα προβλήματα ποιότητας από το να συμβεί λόγω προβλημάτων σύνδεσης. Για παράδειγμα, η χρήση ενσωματωμένης κατασκευής μεταλλικού 3D στην ενσωματωμένη παραγωγή στο δοχείο πίεσης ενός αντιδραστήρα πυρηνικών σταθμών μπορεί να μειώσει τον αριθμό των αρθρώσεων συγκόλλησης, να κάνει το σκάφος ισχυρότερο και καλύτερα σφραγισμένο και να το κάνει περίπου 15% έως 20% ελαφρύτερο. Αυτό μειώνει το κόστος κατασκευής και λειτουργίας του πυρηνικού σταθμού.
Βελτιστοποίηση υλικών: Επιλέξτε υλικά που είναι ισχυρά αλλά όχι πολύ βαριά.
Η τεχνολογία εκτύπωσης Metal 3D δίνει στους κατασκευαστές ενεργειακού εξοπλισμού περισσότερες επιλογές όταν πρόκειται για υλικά. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε νέα ελαφριά και ισχυρά υλικά όπως το Metal - που βασίζονται σε υλικά με βάση τα σύνθετα υλικά, καθώς και τα κλασικά μέταλλα όπως τα κράματα τιτανίου, τα κράματα αλουμινίου, τα κράματα με βάση το νικέλιο - και πολλά άλλα. Αυτά τα υλικά είναι ισχυρότερα και πιο σκληρά με διάφορους τρόπους, γεγονός που μπορεί να βοηθήσει να διατηρήσει τον εξοπλισμό να εργάζεται ενώ μειώνει το βάρος του. Για παράδειγμα, στο σύστημα προώθησης ενέργειας της αεροδιαστημικής βιομηχανίας, τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται με τιτάνιο - που βασίζονται σε υλικά μέσω 3D εκτύπωσης είναι 20% έως 30% ελαφρύτερα από τα παραδοσιακά μέρη κράματος τιτανίου. Αντιμετωπίζουν επίσης τις υψηλές θερμοκρασίες και τη διάβρωση καλύτερα.
Η μεταλλική εκτύπωση 3D μπορεί επίσης να κάνει τα υλικά να διαδίδονται με τρόπο κλίσης. Οι σχεδιαστές μπορούν να αλλάξουν το μακιγιάζ και τη μικροδομή των υλικών με βάση το πόσο άγχος θα είναι κάτω και πόσο καλά πρέπει να εργαστούν σε διαφορετικά τμήματα των εξαρτημάτων. Αυτό τους βοηθά να βγάλουν τις καλύτερες ιδιότητες από τα υλικά. Για παράδειγμα, όταν δημιουργείτε ταχύτητες για ενεργειακό εξοπλισμό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σκληρά υλικά στην επιφάνεια των δοντιών για να κάνετε τα γρανάζια λιγότερο πιθανό να φθαρεί. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε σκληρά υλικά στη ρίζα των εργαλείων για να το κάνετε λιγότερο πιθανό να σπάσει όταν χτυπά οτιδήποτε. Ο ενεργειακός εξοπλισμός μπορεί να γίνει ακόμη ελαφρύτερος, ενώ εξακολουθεί να εκπληρώνει τα πρότυπα απόδοσης, διότι στην ικανότητα βελτιστοποίησης των υλικών και της διανομής κλίσης.
Γρήγορη επανάληψη και επικύρωση: Επιτάχυνση της διαδικασίας σχεδιασμού ελαφρών πραγμάτων
Παίρνει συχνά αρκετές επαναλήψεις σχεδιασμού και επικυρώσεις για να καταστεί ο ενεργειακός εξοπλισμός που είναι ελαφρύς. Οι αναθεωρήσεις σχεδιασμού δεν είναι τόσο αποτελεσματικές όταν οι παραδοσιακές διαδικασίες παραγωγής έχουν εκτεταμένους κύκλους πρωτοτύπων και μεγάλες τιμές. Για παράδειγμα, η κατασκευή ενός πρωτότυπου ενός νέου τύπου ηλεκτρικού οχήματος που χρησιμοποιεί παραδοσιακές μεθόδους μπορεί να διαρκέσει εβδομάδες ή και μήνες και κάθε φορά που ο σχεδιασμός αλλάζει, κοστίζει χρήματα για να επαναπροσδιορίσει τα καλούπια και τα μέρη επεξεργασίας.
Η τρισδιάστατη εκτύπωση με μέταλλο μπορεί να κάνει τα πρωτότυπα γρήγορα. Οι σχεδιαστές μπορούν γρήγορα να μετατρέψουν τα μεταβαλλόμενα μοντέλα CAD σε πραγματικά πρωτότυπα ζωής για τη δοκιμή μηχανικών επιδόσεων, κόπωσης και άλλων εργασιών επαλήθευσης. Με βάση τα ευρήματα των δοκιμών, οι σχεδιαστές μπορούν να βελτιώσουν γρήγορα τον σχεδιασμό ακόμη περισσότερο και να κάνουν ξανά την εκτύπωση και την επαλήθευση 3D. Αυτή η ικανότητα να επαναλάβει και να επικυρώνει τις μειώσεις του χρόνου που χρειάζεται για να σχεδιάσει ελαφρύ ενεργειακό εξοπλισμό και να μειώνει το κόστος της έρευνας και της ανάπτυξης. Για παράδειγμα, με την τεχνολογία εκτύπωσης μετάλλων 3D, ο κύκλος επανάληψης του σχεδιασμού για τον κάτοχο της μπαταρίας του ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να πάει από πολλούς μήνες με παραδοσιακές μεθόδους για να πάρει μόνο λίγες μέρες. Αυτό επιταχύνει τη διαδικασία να κάνει τα πράγματα ελαφρύτερα.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3d - εκτύπωση/μέταλλο - aditive - κατασκευής-