Оптимізація топології - це інструмент дизайну, який допомагає точно зменшити вагу.
Оптимізація топології - це метод проектування, який використовує математичні алгоритми та аналіз кінцевих елементів для автоматичного створення найкращої схеми розподілу матеріалів на основі силових ситуацій та потреб продуктивності в заданому просторі проектування. Це робить структуру легшою. Однак, після оптимізації топології, важко зробити складні структури, використовуючи типові методи виготовлення. Оптимізація топології може бути використана для виготовлення лопатей турбін для двигунів літаків зі складними реблами та порожнинами. Це може допомогти зробити лопатки легшими, при цьому все ще гарантуючи, що вони сильні та жорсткі. Однак важко використовувати проект оптимізації топології, оскільки традиційні методи кастингу та механічної обробки не можуть зробити ці складні внутрішні структури точно.
Ця проблема ідеально вирішується металевою технологією 3D -друку. Він працює, укладаючи шари один на одного і може зробити складні структури відразу після оптимізації топології. Дизайнери можуть використовувати топологію - оптимізовані моделі CAD для виготовлення лопатей зі складними внутрішніми структурами, імпортуючи їх у 3D -принтери. Потім принтери складають металевий порошок або дріт відповідно до даних моделі. Ця здатність до того, щоб все було правильно, дозволяє енергетичному обладнанню бути максимально легким, але все ж добре працює. Наприклад, топологія, оптимізовані лопатки, виготовлені за допомогою металевої технології 3D -друку, можуть бути 10% до 30% легшими, ніж звичайні лопаті. Це покращує тягу двигуна - до - співвідношення ваги та економії палива.
Розробка конструкції решітки означає пошук правильного балансу між вагу та продуктивністю.
Структура решітки - це легка, пориста структура, що складається з багатьох повторюваних одиниць. Він має високу специфічну міцність, високу питому жорсткість та сильні якості поглинання енергії. Правильне використання ґратної конструкції в енергетичному обладнанні може зробити його легшим, зберігаючи, зберігаючи її міцною та стабільною. Наприклад, при проектуванні веж для вітрових турбін класичні вежі зазвичай використовують суцільні або прості порожні конструкції, які знаходяться на важкій стороні. Додавання рамкової рамки може зробити вежу набагато легшою, але все ж залишати її міцним і жорстким.
Металева технологія 3D -друку може легко зробити широкий спектр решіткових конструкцій. Дизайнери можуть робити гратні шматки різних розмірів, форм та щільності для задоволення потреб енергетичного обладнання, і вони можуть це зробити за допомогою 3D -принтерів. Металевий 3D -друк може керувати структурою решітки точніше, ніж традиційні методи виготовлення. Це робить з'єднання між решітками, а структури більш стабільними. Наприклад, при створенні локальних конструкцій підтримки для веж вітрогенераторів, використання металевих 3D -друкованих решіткових конструкцій не тільки робить вежу легкою, але й робить її більш стійкою до втоми та кращим при поглинанні ударів, що робить обладнання довше тривати.
Інтегроване виробництво: скорочення з'єднувачів та загальної ваги
Виготовлення традиційного енергетичного обладнання зазвичай означає збирання багато деталей, що означає використання багатьох з'єднань, таких як болти, заклепки, зварені стики тощо. Ці роз'єми не тільки роблять обладнання більш важким, але й можуть навести напругу на сполучні точки, що може зробити обладнання менш надійним та скоротити його життя. Наприклад, при виготовленні судин реактора для атомних електростанцій типові методи вимагають зробити кілька частин окремо, а потім зварювати та скласти їх разом. Важко бути впевненим, що зварні суглоби досить міцні, і вони роблять судно важчим.
Металева технологія 3D -друку може зробити енергетичне обладнання в одній частині. Дизайнери можуть поєднувати конструкції декількох деталей в одну модель CAD, а потім надрукувати все це одразу за допомогою 3D -принтера. Це не тільки скорочує кількість роз'ємів і робить обладнання легшим, але й запобігає виникненню проблем якості через проблеми з з'єднанням. Наприклад, використання металевого 3D -друку, інтегрованого виробництва на посудині тиску реактора атомної електростанції, може скоротити кількість зварювальних з'єднань, зробити судно міцнішим і краще запечатати та зробити його приблизно на 15% до 20% легшими. Це знижує витрати на будівництво та експлуатацію атомної електростанції.
Оптимізація матеріалів: Виберіть матеріали, які є сильними, але не надто важкими.
Металева технологія 3D -друку надає виробникам енергетичного обладнання більше варіантів, коли мова йде про матеріали. Ви можете використовувати нові легкі та сильні матеріали, такі як метали - композитні матеріали, а також класичні метали, такі як титанові сплави, алюмінієві сплави, нікель - сплави тощо. Ці матеріали різними способами сильніші та жорсткіші, що може допомогти підтримувати обладнання, знижуючи свою вагу. Наприклад, в системі енергетичного руху аерокосмічної промисловості частини, виготовлені з титановим - композиційними матеріалами через 3D -друк, 20% до 30% легші, ніж традиційні деталі титанового сплаву. Вони також краще протистоять високій температурі та корозії.
Металевий 3D -друк може також зробити матеріали, розкинуті градієнтом. Дизайнери можуть змінити макіяж та мікроструктуру матеріалів, виходячи з того, скільки напруги вони будуть знаходитись і наскільки добре їм потрібно працювати в різних частинах компонентів. Це допомагає їм отримати найкращі якості з матеріалів. Наприклад, під час виготовлення передач для енергетичного обладнання ви можете використовувати жорсткі матеріали на поверхні зубів, щоб зробити передач рідше зношуватися. Ви також можете використовувати жорсткі матеріали в корені передачі, щоб зробити його рідше зламати, коли він вражає що -небудь. Енергетичне обладнання можна зробити ще легше, одночасно виконуючи стандарти продуктивності, оскільки здатність оптимізувати матеріали та розподіл градієнта.
Швидка ітерація та перевірка: прискорення процесу проектування легких речей
Він часто потребує декількох ітерацій дизайну та перевірки, щоб зробити енергетичне обладнання, яке є легким. Ревізії дизайну не настільки ефективні, коли традиційні виробничі процеси мають широкі цикли прототипування та здоровенні ціни. Наприклад, виготовлення прототипу нового типу власника акумулятора електромобілів за допомогою традиційних методів може зайняти тижні чи навіть місяці, і кожного разу, коли дизайн змінюється, коштує гроші для переробки форм та обробки деталей.
3D -друк з металом може швидко зробити прототипи. Дизайнери можуть швидко перетворити змінені моделі CAD на реальні - прототипи життя для тестування механічних показників, втоми та інших завдань перевірки. Виходячи з висновків тестів, дизайнери можуть швидко покращити дизайн і знову зробити 3D -друк та перевірку. Ця здатність швидко повторювати та перевірити скорочення часу, необхідного для розробки легкого енергетичного обладнання та зниження витрат на дослідження та розробки. Наприклад, за допомогою металевої технології 3D -друку цикл ітерації дизайну для власника акумулятора електричного транспортного засобу може пройти багато місяців із традиційними методами до прийняття лише декількох днів. Це прискорює процес приготування речей легшими.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3d - printing/metal - добавка - moviER-titanium.html