Bakgrund fall
Genom att använda lasersmältningsteknik - en av 3D-utskriftsteknikerna - skapade ett vetenskapligt och industriellt samarbete en förbränningsmotor som nästan 21 % mindre vägde i "Leichtbau Motor"-projektet. Denna anmärkningsvärda viktminskningseffekt har väckt stort intresse, särskilt inom flygsektorn där flygplanens prestanda och effektivitet beror på lättviktsdesign.
tekniska idéer
Materialstapling lager för lager är metall 3D-utskriftsteknik en additiv tillverkningsmetod som förvandlar digitala modeller till fysiska. Grundidén är att producera en 3D-modell av den avsedda produkten med programvara för datorstödd design (CAD), sedan skiva och sönderdela modellen i flera tunna lager, vilket skapar utskriftsbanan för varje tunt lager. Efter att ha valt lämplig 3D-skrivare och material, flytta de skivade filerna till skrivaren för lager för lager-utskrift och slutför äntligen objektets produktion.
fallundersökning
Design för viktminskning av vevhus och cylinderhuvud
Besättningen på projektet "Leichtbau Motor" bestämde sig för att maximera motorns cylinderhuvud och vevhusprestanda. Dessa två gjutgods av aluminiumlegering har sett en betydande viktminskning efter återtillverkning av 3D-utskriftsteknik.
Cylinderns täckning:
Genom topologisk optimering av cylinderhuvudet har det ombyggda cylinderhuvudet sänkt vikten med 2,3 kg, alltså 22 % mindre än originalkomponenten.
Sektionen som utsätts för stor mekanisk belastning har förstärkts för att garantera styrkan efter viktminskning. Dubbla T-balkar (IPB) i kombination med integrerade stängda lådor ger det idealiska förhållandet mellan viktminskning och styvhet.
Det innovativa tvärflödeskylsystemet minskar temperaturen i förbränningskammaren med upp till 40 % genom att använda en separat kylledning istället för en vattenmantel med stor kapacitet, vilket sänker det nödvändiga vattenintaget.
Vevhus:
Design för viktminskning: Det ombyggda vevhuset väger mindre 5,1 kg. Designad som en kort kjol med en bäddplatta av aluminium, ersätter vevhuset stållagerskyddet med bäddplattan, vilket sänker den grundläggande friktionen för dieselmotorns huvudlager.
Öppna horisontella laststrukturer som finns i vevhusets skiljevägg är förstärkta med tvärribbade kompositmaterial på lämpliga ställen. Extra förstärkning kommer från de två lätta anslutningsrören i närheten av balansaxeln.
Materialoptimering är Glasfiberförstärkt fenolharts utgör sidokåpan på vevhuset, vilket sparar ungefär 15 % av vikten.
Förbättring av oljekretsen och avgasröret
Avgasrör: Isoleringsskiktet trycks direkt med 3D-utskriftsteknik, vilket påskyndar värmealstringen i avgasefterbehandlingssystemet.
Optimera oljekretsar: Både vid kallstart och regelbunden drift erbjuder den bättre oljekretsen ytterligare fördelar. Ny ledning (böjning istället för skarp avböjning) och tvärsnittsförbättringar sänker tillsammans tryckförlusterna i cylinderhuvudet och vevhuset med 22 %.
Ansökningar av förmåner
Lättviktsdesign: Med hjälp av idealiska utskriftsstrukturer och förbättrade materialkvaliteter uppnår metall 3D-utskriftsteknik lättviktsdesign av flygkomponenter, vilket avsevärt ökar flygplanens prestanda och effektivitet.
Som en additiv tillverkningsteknik förhindrar metall 3D-utskriftsteknik i huvudsak förlust av resurser, tid och andra kostnader i processen med "lika materialtillverkning och subtraktiv tillverkning". Att anpassa personligen hjälper till att förkorta den kreativa cykeln och öka tillverkningseffektiviteten.
Tillverkning med en komplex struktur: 3D-utskriftsteknik av metall kan omedelbart översätta CAD-modeller till fysiska modeller för flygkomponenter med komplicerade strukturer, vilket gör att en exakt replikering kan utföras en-till--- och att utmaningen med svår reproduktion i konventionella tillverkningstekniker hanteras.
Vissa flygkomponenter inom flygsektorn har begränsad livslängd och behöver regelbundet underhåll och reparationer. Snabb komponentproduktion och exakt återställande av skadade områden som möjliggörs av 3D-utskriftstekniker i metall hjälper till att spara produktionskostnader.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/mjf-3d-printing-nylon-pa12-car-parts.html