با استفاده از ابزارهای نرم‌افزار 3D Spark، تیم عوامل مختلفی را که بر هزینه‌های تولید تأثیر می‌گذارند، تجزیه و تحلیل کرد. برخی از آنها مختص قطعات هستند، در حالی که برخی دیگر مختص فرآیندها. به عنوان مثال، قطعات را طوری جهت‌دهی کنید که تکیه‌گاه‌ها را به حداقل و سطوح قابل ساخت را به حداکثر برسانند.
با شبیه‌سازی نیروها در یک لولا، این ابزارها می‌توانند موادی را که تأثیر کمی دارند، حذف کنند. این امر منجر به کاهش وزن ۳۵ درصدی می‌شود. مواد کمتر همچنین به معنای زمان چاپ سریع‌تر و کاهش بیشتر هزینه‌ها است.
راستش را بخواهید، کاری که آنها انجام می‌دهند نباید برای هر کسی که درگیر چاپ سه‌بعدی است، چیز جدیدی باشد. منطقی است که قطعه را به روشی معقول مرتب کنیم. ما شاهد حذف مواد زائد در چاپ سه‌بعدی و تولید سنتی بوده‌ایم. جالب‌ترین چیز استفاده از ابزارهایی است که به خودکارسازی این بهینه‌سازی کمک می‌کنند. ما نمی‌دانیم هزینه این نرم‌افزار چقدر خواهد بود و حدس می‌زنیم که برای بازار چاپ سه‌بعدی تفریحی در نظر گرفته نشده است. اما با توجه به اینکه چه کاری می‌توان انجام داد، گمان می‌کنیم که با کمی روانکاری زانو و مدل‌سازی در نرم‌افزارهای موجود، می‌توانید به نتایج مشابهی برسید.
در تئوری، هر ابزاری که بتواند تحلیل المان محدود انجام دهد، باید بتواند ماده‌ای را که باید برداشته شود تعیین کند. ما متوجه شده‌ایم که خودروسازان از چاپ سه‌بعدی استفاده می‌کنند.
«با شبیه‌سازی نیروها در لولا، این ابزارها می‌توانند موادی را که تأثیر قابل توجهی ندارند، حذف کنند. من مهندس نیستم، اما این را خواندم و به تحلیل اجزای محدود فکر کردم. بعد شما را در جمله‌ی ماقبل آخر دیدم. به آن اشاره کردم. البته خودروسازان قبلاً این کار را انجام می‌دهند. آیا می‌توانیم مقایسه کنیم که چگونه؟ آیا این مدل نیرو را در مواقع اضطراری و همچنین در استفاده‌ی عادی فراهم می‌کند؟»
هر لبه، گودی و برآمدگی به زمان ماشین‌کاری و فرسایش ابزار نیاز دارد. ممکن است به برخی تغییرات اضافی در ابزار نیاز باشد و هنگام کار روی سطح متفاوت، ممکن است قطعات نیاز به ماشینکاری و اتصال مجدد داشته باشند تا در جهتی قرار گیرند که بتوانند چندین حفره ایجاد کنند - البته اگر بتوانند ابزار مناسبی در اطراف خود داشته باشند.
فکر می‌کنم می‌توانید از دستگاهی با درجات آزادی بیشتر برای چرخاندن قطعه به بهترین زاویه استفاده کنید... اما به چه قیمتی؟
چاپ سه‌بعدی معمولاً چنین محدودیت‌های شکلی ندارد و قطعات پیچیده را به آسانی قطعات ساده می‌سازد.
از سوی دیگر، مزیت ماشینکاری سنتی کاهشی این است که ماده تمایل به ایزوتروپیک بودن دارد، در هر جهتی به طور مساوی قوی است و بدون صفحات داخلی، لازم نیست نگران اتصال بد به دلیل پخت نامناسب باشید. همچنین می‌توان از طریق نورد (یک مرحله ارزان) به آن ساختار دانه‌ای خوبی داد.
همه روش‌های چاپ سه‌بعدی محدودیت‌های شکلی دارند. حتی بخش‌هایی از SLM. همانطور که ممکن است فکر کنید، ماهیت ایزوتروپیک SLM واقعاً مهم نیست. ماشین‌ها و فرآیندهایی که روزانه استفاده می‌شوند، نتایج بسیار ثابتی ارائه می‌دهند.
با این حال، قیمت‌گذاری خود یک معضل دیگر است. در صنعت هوافضا، چاپ سه‌بعدی به سختی می‌تواند واقعاً رقابتی باشد.
به نظر من صنعت هوافضا یکی از معدود جاهایی است که هزینه چاپ سه بعدی فلز می‌تواند توجیه‌پذیر باشد. هزینه‌های اولیه تولید بخش بسیار کوچکی از هزینه یک محصول هوافضایی است و وزن آنقدر مهم است که به راحتی می‌توان کاربردی برای آن پیدا کرد. در مقایسه با هزینه‌های سرسام‌آور تضمین کیفیت قطعات کامپوزیتی، یک فرآیند چاپ ماهرانه و بازرسی ابعادی حیاتی می‌تواند صرفه‌جویی واقعی در هزینه‌ها و نفسی تازه را فراهم کند.
بارزترین مثال، هر چیزی است که امروزه در موتورهای موشک چاپ می‌شود. شما می‌توانید بسیاری از نقاط با کیفیت نامطلوب را در خطوط لوله پیچیده حذف کنید و در عین حال تلفات خط برگشت و وزن را کاهش دهید. فکر می‌کنم برخی از نازل‌های موتور چاپ سه‌بعدی شده‌اند (شاید سوپردراکو؟). من به طور مبهم اخباری از نوعی براکت فلزی چاپ‌شده در هواپیماهای بوئینگ را به یاد می‌آورم.
محصولاتی مانند پارازیت‌اندازهای جدید نیروی دریایی و سایر پیشرفت‌های جدید ممکن است براکت‌های چاپ سه‌بعدی زیادی داشته باشند. مزیت قطعات بهینه‌سازی‌شده با توپولوژی این است که تحلیل استحکام در فرآیند طراحی ادغام شده و تحلیل خستگی مستقیماً با آن مرتبط است.
با این حال، مدتی طول خواهد کشید تا چیزهایی مانند DMLS واقعاً در خودروسازی و تولید رواج پیدا کنند. وزن اهمیت بسیار کمتری دارد.
یکی از کاربردهایی که در آن به خوبی کار می‌کند، در منیفولدهای هیدرولیک/پنوماتیک است. قابلیت ساخت کانال‌ها و حفره‌های منحنی برای بسته‌بندی‌های شرینک بسیار مفید است. همچنین، برای اهداف صدور گواهینامه، شما هنوز باید یک تست تنش ۱۰۰٪ انجام دهید، بنابراین به ضریب ایمنی زیادی نیاز ندارید (تنش به هر حال بسیار زیاد است).
مشکل این است که بسیاری از شرکت‌ها به داشتن چاپگر SLM لاف می‌زنند، اما تعداد کمی می‌دانند چگونه از آن استفاده کنند. این چاپگرها فقط برای نمونه‌سازی سریع استفاده می‌شوند و بیشتر اوقات بلااستفاده هستند. از آنجایی که این حوزه هنوز جدید در نظر گرفته می‌شود، انتظار می‌رود که این چاپگرها مثل شیر مستهلک شوند و باید ظرف 5 سال از رده خارج شوند. این بدان معناست که اگرچه هزینه واقعی ممکن است بسیار پایین باشد، اما گرفتن قیمت مناسب برای یک کار تولیدی واقعاً دشوار است.
همچنین، کیفیت چاپ به رسانایی حرارتی ماده بستگی دارد، به این معنی که آلومینیوم تمایل به ایجاد زبری سطح دارد که می‌تواند منجر به عملکرد خستگی آزاردهنده شود (البته اگر برای این منظور طراحی می‌کنید، یک منیفولد به آنها نیاز ندارد). همچنین، در حالی که TiAlV6 به طور عالی چاپ می‌شود و خواص مقاومتی بهتری نسبت به درجه پایه ۵ دارد، آلومینیوم بیشتر به صورت AlSi10Mg موجود است که قوی‌ترین آلیاژ نیست. T6، اگرچه برای ریخته‌گری از همان ماده مناسب است، اما برای قطعات SLM مناسب نیست. Scalmaloy دوباره عالی است اما صدور مجوز آن دشوار است، تعداد کمی آن را ارائه می‌دهند، همچنین می‌توانید از Ti با دیواره‌های نازک‌تر استفاده کنید.
اکثر شرکت‌ها برای پردازش قطعه چاپ شده به یک دست و یک پا، 20 نمونه و اولین فرزند شما نیز نیاز دارند. در حالی که از نظر عملکردی اساساً همان ریخته‌گری‌های ماشینی است که سال‌ها برای ساخت آنها به الاغ و سکه نیاز بود، آنها فکر می‌کنند قطعات چاپ شده جادویی هستند و مشتریان فکر می‌کنند که جیب‌های پرپولی دارند. همچنین، شرکت‌های دارای گواهینامه AS9100 معمولاً کمبود کار ندارند و از انجام کاری که مدت‌هاست انجام می‌دهند لذت می‌برند و می‌دانند که می‌توانند از آن پول دربیاورند و می‌توانند آن را بدون متهم شدن به سقوط هواپیما انجام دهند.
بنابراین بله: صنعت هوافضا می‌تواند از قطعات SLM بهره‌مند شود، و برخی از آنها این کار را می‌کنند، اما ویژگی‌های خاص این صنعت و شرکت‌هایی که این خدمات را ارائه می‌دهند در دهه ۷۰ میلادی گیر کرده‌اند، که این امر اوضاع را کمی دشوارتر می‌کند. تنها پیشرفت واقعی، موتور است، جایی که انژکتورهای سوخت چاپی رایج شده‌اند. برای ما شخصاً، مبارزه برای تأمین ASML یک نبرد دشوار است.
لوله اگزوز برای چاپ سه بعدی از جنس استیل ضد زنگ P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
سایر عوامل مرتبط با هزینه‌های ماشینکاری، مدیریت تلفات خنک‌کننده ناشی از پوسته پوسته شدن و تبخیر است. علاوه بر این، براده‌ها باید پردازش شوند. هرگونه کاهش براده در تولید انبوه می‌تواند منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی شود.
این اغلب به عنوان طراحی توپولوژی شناخته می‌شود و همانطور که ممکن است حدس بزنید، سطح دیگری از تحلیل علاوه بر FEA است. این روش تنها در چند سال اخیر و با دسترسی بیشتر به ابزارها، مورد توجه قرار گرفته است.
هر زمان که نام فرانهوفر را دیدید، بدانید که این نام ثبت اختراع شده است و جامعه سازندگان برای مدت بسیار طولانی از استفاده از آن منع خواهند شد.
به عبارت دیگر: ما روش جدیدی ابداع کرده‌ایم تا مطمئن شویم به محض اتمام گارانتی، خودروی شما تعویض می‌شود.
من ارتباطی بین لولاهای سبک‌تر در و یک توطئه شیطانی که باعث می‌شود کل ماشینتان را در سطل زباله بیندازید، نمی‌بینم؟
تحلیل عمر خستگی یک چیز است؛ اگر فقط استحکام مواد را بهینه کنید، در نهایت قطعه‌ای خواهید داشت که کار نخواهد کرد.
حتی اگر عمداً آن را ضعیف طراحی کرده باشند، خیلی زود پس از پایان گارانتی خسته نمی‌شود، فقط یک لولا است، اما نو است و بعید است که مجبور شوید کل ماشین را دور بیندازید... در طول عمر ماشین، یک ماشین جایگزین وجود خواهد داشت، زیرا در کل هنوز خوب است، اما آن قطعه ارزان/آسان برای تعویض، فرسوده شده است - هیچ چیز جدیدی در این مورد وجود ندارد...
در عمل، برای اطمینان از مطابقت آن با استانداردهای ایمنی و غیره، احتمالاً هنوز هم به دلیل فشارهایی که در استفاده عادی متحمل می‌شود، مانند اکثر شاسی/بدنه/صندلی‌های خودرو، به شدت مهندسی مجدد می‌شود... مگر اینکه طبق قانون در منطقه شما الزامی باشد.
«این فقط یک لولا است» اما این همچنین نمونه‌ای از طراحی یک قطعه برای یک عمر خاص است. وقتی این ایده در مورد بقیه ماشین شما اعمال شود، ماشین شما در طول زمان به یک ماشین فرسوده تبدیل خواهد شد.
این رسوایی نتیجه‌ی حمایت‌های مکرر آنها از حق ثبت اختراع (MP3، متوجه شدم!) است.
کل اقتصاد ایالات متحده بر روی چنین «تراشه»‌ای ساخته شده است. طبق برخی استانداردها، این تراشه کار می‌کند :-/.
فرانهوفر کارهای علمی زیادی انجام داد. نه تنها تحقیقات کاربردی، بلکه تحقیقات بنیادی نیز انجام داد. همه اینها هزینه دارد. اگر می‌خواهید این کار را بدون ثبت اختراع و مجوز انجام دهید، باید بودجه دولتی بیشتری به آنها بدهید. با مجوزها و ثبت اختراعات، مردم کشورهای دیگر نیز بخشی از هزینه را متحمل می‌شوند زیرا آنها نیز از فناوری سود می‌برند. علاوه بر این، همه این مطالعات برای حفظ رقابت‌پذیری صنعت بسیار مهم هستند.
طبق وب‌سایت آنها، بخشی از مالیات شما حدود 30٪ (Grundfinanzierung) است، بقیه نیز از منابع موجود برای سایر شرکت‌ها تأمین می‌شود. درآمد حاصل از ثبت اختراع احتمالاً بخشی از آن 70٪ است، بنابراین اگر این را در نظر نگیرید، یا توسعه کمتری خواهید داشت یا مالیات بیشتری.
به دلایلی نامعلوم، فولاد ضد زنگ برای قطعات بدنه، موتور، گیربکس و سیستم تعلیق ممنوع و نامحبوب است. فولاد ضد زنگ را فقط می‌توان در برخی لوله‌های اگزوز گران‌قیمت یافت، مثل AISI 410 مارتنزیتی مزخرف خواهد بود، اگر اگزوز خوب و بادوام می‌خواهید، باید خودتان از AISI 304/316 استفاده کنید تا چیزی شبیه به آن بسازید.
بنابراین تمام سوراخ‌های چنین قطعاتی در نهایت با خاک مرطوب مسدود می‌شوند و قطعات خیلی سریع شروع به زنگ زدن می‌کنند. از آنجا که این قطعه برای کمترین وزن ممکن طراحی شده است، هرگونه زنگ‌زدگی بلافاصله آن را برای کار بسیار ضعیف می‌کند. اگر آن قطعه فقط یک لولای در یا یک مهاربند یا اهرم داخلی کم‌اهمیت‌تر بود، خوش‌شانس بودید. اگر قطعات سیستم تعلیق، قطعات گیربکس یا چیزی شبیه به آن دارید، به دردسر بزرگی افتاده‌اید.
پی‌نوشت: کسی ماشینی از جنس استیل ضد زنگ می‌شناسد که تمام بدنه و بیشتر قسمت‌های آن در معرض رطوبت، یخ‌زدایی و کثیفی قرار گرفته باشد؟ تمام بازوهای سیستم تعلیق، محفظه فن رادیاتور و غیره را می‌توان با هر قیمتی خریداری کرد. من در مورد دلورین می‌دانم، اما متأسفانه فقط پنل‌های بیرونی استیل ضد زنگ دارد و کل ساختار بدنه و سایر جزئیات مهم آن را ندارد.
من حاضرم برای خودرویی با بدنه/فریم/سیستم تعلیق/اگزوز از جنس فولاد ضد زنگ، پول بیشتری بپردازم، اما این به معنای یک نقطه ضعف قیمتی است. این جنس نه تنها گران‌تر است، بلکه قالب‌گیری و جوشکاری آن نیز دشوارتر است. من شک دارم که بلوک موتور و سرسیلندر از جنس فولاد ضد زنگ اصلاً منطقی باشند.
همچنین بسیار سخت است. با توجه به استانداردهای مصرف سوخت امروزی، هیچ مزیتی برای فولاد ضد زنگ وجود ندارد. جبران هزینه کربن یک ماشین که عمدتاً از فولاد ضد زنگ ساخته شده است، برای بازیابی مزایای دوام این ماده، دهه‌ها طول خواهد کشید.
چرا اینطور فکر می‌کنید؟ فولاد ضد زنگ چگالی یکسانی دارد اما کمی قوی‌تر است. (AISI 304 - 8000 کیلوگرم بر متر مکعب و 500 مگاپاسکال، 945 - 7900-8100 کیلوگرم بر متر مکعب و 450 مگاپاسکال). با ضخامت ورق یکسان، بدنه فولاد ضد زنگ وزنی مشابه بدنه فولاد معمولی دارد. و نیازی به رنگ‌آمیزی آنها نیست، بنابراین نیازی به پرایمر/رنگ/لاک اضافی نیست.
بله، بعضی از خودروها از آلومینیوم یا حتی تیتانیوم ساخته می‌شوند، بنابراین سبک‌تر هستند، اما عمدتاً در بخش خودروهای لوکس بازار قرار دارند و خریداران هیچ مشکلی برای خرید خودروهای جدید هر ساله ندارند. علاوه بر این، آلومینیوم نیز زنگ می‌زند، در برخی موارد حتی سریع‌تر از فولاد.
به هیچ وجه قالب‌گیری و جوشکاری فولاد ضد زنگ سخت‌تر نیست. این یکی از آسان‌ترین مواد برای جوشکاری است و به دلیل شکل‌پذیری بالاتر آن نسبت به فولاد معمولی، می‌توان آن را به شکل‌های پیچیده‌تری قالب‌گیری کرد. به دنبال قابلمه، سینک و سایر قالب‌های استیل ضد زنگ باشید که به طور گسترده در دسترس هستند. یک سینک بزرگ از جنس استیل ضد زنگ AISI 304 هزینه بسیار کمتری دارد و از هر گلگیر جلویی که از آن فویل فولادی بی‌کیفیت ساخته شده، پیچیده‌تر شکل می‌گیرد. می‌توانید به راحتی قطعات بدنه را با استفاده از فولاد ضد زنگ با کیفیت بالا روی قالب‌های معمولی شکل دهید و قالب‌ها دوام بیشتری خواهند داشت. در اتحاد جماهیر شوروی، برخی از افرادی که در کارخانه‌های خودروسازی کار می‌کردند، گاهی اوقات قطعات بدنه از جنس استیل ضد زنگ را روی تجهیزات کارخانه می‌ساختند تا ماشین‌های خود را جایگزین کنند. هنوز هم می‌توانید ولگای قدیمی (GAZ-24) را با کف، صندوق عقب یا بال‌های ساخته شده از فولاد ضد زنگ پیدا کنید. اما این کار پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی غیرممکن شد. نمی‌دانم چرا و چگونه، و اکنون هیچ کس قبول نمی‌کند که برای شما پولی در بیاورد. من همچنین نشنیده‌ام که قطعات بدنه از جنس استیل ضد زنگ در کارخانه‌های غربی یا جهان سوم ساخته شود. تنها چیزی که توانستم پیدا کنم یک جیپ از جنس استیل ضد زنگ بود، اما به لطف AFAIR، پنل‌های استیل ضد زنگ با دست ساخته شده بودند، نه کارخانه‌ای. همچنین داستانی از طرفداران گلف WV Mk2 وجود دارد که سعی می‌کردند دسته‌ای از گلگیرهای استیل ضد زنگ را از تولیدکنندگان لوازم یدکی مانند Klokkerholm سفارش دهند، که معمولاً آنها را از فولاد ساده می‌سازند. همه این تولیدکنندگان فوراً و با بی‌ادبی هرگونه صحبتی در مورد این موضوع را قطع می‌کنند، حتی در مورد قیمت آن هم صحبتی نمی‌کنند. بنابراین در این زمینه حتی نمی‌توانید چیزی را با هیچ پولی سفارش دهید، حتی به صورت عمده.
موافقم، به همین دلیل است که در لیست به موتور اشاره نکردم. زنگ زدگی قطعاً مشکل اصلی موتور نیست.
فولاد ضد زنگ گران‌تر است، بله، اما بدنه‌ی فولادی ضد زنگ اصلاً نیازی به رنگ‌آمیزی ندارد. هزینه‌ی یک قطعه‌ی بدنه‌ی رنگ‌شده بسیار بیشتر از خود قطعه است. بنابراین، یک بدنه‌ی فولادی ضد زنگ می‌تواند ارزان‌تر از یک بدنه‌ی زنگ‌زده باشد و تقریباً برای همیشه دوام خواهد داشت. کافیست بوش‌ها و اتصالات لاستیکی فرسوده‌ی وسیله‌ی نقلیه‌ی خود را تعویض کنید تا دیگر نیازی به خرید یک ماشین جدید نداشته باشید. در صورت لزوم، حتی می‌توانید موتور را با چیزی کارآمدتر یا حتی برقی جایگزین کنید. بدون زباله، بدون اختلال غیرضروری در محیط زیست هنگام ساخت ماشین‌های جدید یا کار با ماشین‌های قدیمی. اما به دلایلی، این روش سازگار با محیط زیست اصلاً در فهرست اکولوژیست‌ها و تولیدکنندگان نیست.
در اواخر دهه ۱۹۷۰، صنعتگران فیلیپینی قطعات بدنه جدید از جنس فولاد ضد زنگ را برای جیپنی‌ها با دست ساختند. این قطعات در ابتدا از جیپ‌های باقی‌مانده از جنگ جهانی دوم و جنگ کره ساخته می‌شدند، اما حدود سال ۱۹۷۸ همه آنها را قطع کردند زیرا می‌توانستند قسمت عقب را برای جا دادن تعداد زیادی از سرنشینان، کش بیاورند. بنابراین مجبور شدند قطعات جدیدی را از ابتدا بسازند و از فولاد ضد زنگ برای جلوگیری از زنگ‌زدگی بدنه استفاده کنند. در جزیره‌ای که با آب شور احاطه شده است، این خوب است.
ورق فولاد ضد زنگ هیچ ماده‌ای معادل فولاد HiTen ندارد. این برای ایمنی بسیار مهم است، اولین آزمایش‌های euroNCAP روی خودروهای چینی را که از این نوع فولاد مخصوص استفاده نمی‌کردند، به یاد داشته باشید. برای قطعات پیچیده، هیچ چیز نمی‌تواند چدن GS را شکست دهد: ارزان، با خواص ریخته‌گری بالا و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی. آخرین میخ بر تابوت، قیمت است. فولاد ضد زنگ واقعاً گران است. آنها از مثال ماشین اسپرت به یک دلیل خوب استفاده می‌کنند که هزینه مهم نیست، اما برای فولکس واگن به هیچ وجه مهم نیست.
با استفاده از وب‌سایت و خدمات ما، شما صراحتاً با قرار دادن کوکی‌های عملکردی، عملکردی و تبلیغاتی ما موافقت می‌کنید. اطلاعات بیشتر