Використовуючи інструменти програмного забезпечення 3D Spark, команда проаналізувала різні фактори, що впливають на виробничі витрати. Деякі з них стосуються саме деталей, а інші – процесів. Наприклад, орієнтація деталей для мінімізації опор та максимізації поверхонь, що підлягають конструюванню.
Моделюючи сили на шарнірі, ці інструменти можуть видаляти матеріал, який має незначний вплив. Це призводить до втрати ваги на 35%. Менша кількість матеріалу також означає швидший друк, що ще більше знижує витрати.
Чесно кажучи, те, що вони роблять, не повинно бути новим для будь-кого, хто займається 3D-друком. Має сенс розташувати деталь розумним чином. Ми бачили, як видаляють відходи матеріалу як у 3D-друку, так і в традиційному виробництві. Найцікавіше — використовувати інструменти, які допомагають автоматизувати цю оптимізацію. Ми не знаємо, скільки коштуватиме програмне забезпечення, і припускаємо, що воно не орієнтоване на ринок 3D-друку для аматорів. Але, цікавлячись, що можна зробити, ми підозрюємо, що за допомогою змащування коліна та моделювання в доступному програмному забезпеченні можна отримати подібні результати.
Теоретично, будь-який інструмент, який може виконувати аналіз методом скінченних елементів, повинен мати змогу визначити матеріал, який потрібно видалити. Ми помітили, що автовиробники використовують 3D-друк.
«Моделюючи сили на шарнірі, ці інструменти можуть видаляти матеріал, який не має значного впливу. Я не інженер, але прочитав це і подумав про метод скінченних елементів. Потім я побачив вас у передостанньому реченні. Згадали про це. Звичайно, автовиробники вже це роблять. Чи порівнюємо ми як? Чи забезпечує ця модель зусилля як в надзвичайних ситуаціях, так і в звичайному використанні?»
Кожен край, западина та закруглення вимагають часу роботи верстата та зносу інструменту. Може знадобитися додаткова зміна інструменту, а під час роботи на іншій поверхні деталі може знадобитися обробити та повторно з'єднати, щоб привести їх в орієнтацію, яка може створити кілька кишень – якщо вони можуть мати достатньо інструменту навколо них.
Я думаю, що можна було б використовувати верстат з більшою кількістю ступенів свободи, щоб повернути деталь під найкращим кутом… Але якою ціною?
3D-друк зазвичай не має таких обмежень форми, що робить складні деталі такими ж простими, як і прості.
З іншого боку, перевага традиційної субтрактивної обробки полягає в тому, що матеріал, як правило, ізотропний, він однаково міцний у будь-якому напрямку, і без внутрішніх плоских поверхонь не потрібно турбуватися про погане зчеплення через погане спікання. Також можливо пройти прокатний стан (недорогий крок), щоб надати йому гарної зернистої структури.
Усі методи 3D-друку мають обмеження форми. Навіть частини SLM. Як ви можете подумати, ізотропна природа SLM насправді не має значення. Машини та процеси, що використовуються щодня, дають дуже стабільні результати.
Однак, ціноутворення саме по собі є ще одним грандіозним явищем. В аерокосмічній галузі 3D-друку важко бути по-справжньому конкурентоспроможним.
Я б сказав, що аерокосмічна промисловість є однією з небагатьох галузей, де вартість 3D-друку металом може бути виправдана. Початкові виробничі витрати становлять лише крихітну частину вартості аерокосмічного продукту, а вага настільки важлива, що їй легко знайти застосування. Порівняно з захмарними витратами на забезпечення якості композитних деталей, кваліфікований процес друку та критичний контроль розмірів можуть забезпечити реальну економію коштів та ковток свіжого повітря.
Найбільш очевидним прикладом є все, що сьогодні друкується в ракетних двигунах. Ви можете усунути багато точок незадовільної якості в складних трубопроводах, одночасно зменшуючи втрати та вагу у зворотній лінії. Я думаю, що деякі сопла двигунів друкуються на 3D-принтері (можливо, Superdraco?). Я смутно пам'ятаю новини про якийсь друкований металевий кронштейн на авіалайнерах Boeing.
Такі продукти, як нові глушники ВМС та інші нові розробки, можуть мати багато кронштейнів, надрукованих на 3D-принтері. Перевага деталей, оптимізованих за топологією, полягає в тому, що аналіз міцності інтегрований у процес проектування, а аналіз на втому безпосередньо пов'язаний з ним.
Однак, пройде деякий час, перш ніж такі речі, як DMLS, справді завойовують популярність в автомобілебудуванні та виробництві. Вага має набагато менше значення.
Одним із застосувань, де це добре працює, є гідравлічні/пневматичні колектори. Можливість створювати вигнуті канали та порожнини для термоусадочної плівки дуже корисна. Крім того, для цілей сертифікації все одно потрібно проводити 100% випробування на напруження, тому вам не потрібен великий коефіцієнт запасу міцності (напруження все одно досить високе).
Проблема полягає в тому, що багато компаній хваляться наявністю SLM-принтера, але мало хто знає, як ним користуватися. Ці принтери використовуються лише для швидкого прототипування та більшу частину часу простоюють. Оскільки це все ще вважається новою галуззю, очікується, що принтери зносяться, як молоко, і їх слід утилізувати протягом 5 років. Це означає, що хоча фактична вартість може бути дуже низькою, отримати гідну ціну за виробниче завдання справді важко.
Крім того, якість друку залежить від теплопровідності матеріалу, а це означає, що алюміній має тенденцію створювати шорсткість поверхні, яка може призвести до дратівливих характеристик втоми (не те щоб колектор потребував їх, якщо ви проектуєте для цього). Крім того, хоча TiAlV6 чудово друкується та має кращі міцнісні властивості, ніж базовий 5-й клас, алюміній здебільшого доступний як AlSi10Mg, який не є найміцнішим сплавом. T6, хоча й підходить для виливків з того ж матеріалу, не підходить для деталей SLM. Scalmaloy знову чудовий, але його важко ліцензувати, мало хто його пропонує, ви також можете використовувати Ti з тоншими стінками.
Більшості компаній також потрібна рука й нога, 20 зразків і ваша перша дитина для обробки друкованої деталі. Хоча функціонально це по суті те саме, що й механічно оброблені литі деталі, на виготовлення яких роками йшли копійки, вони вважають, що друковані деталі – це диво, а клієнти – що в них глибокі кишені. Крім того, компанії, сертифіковані за AS9100, зазвичай не відчувають нестачі в роботі та із задоволенням займаються тим, чим займаються вже давно, і знають, що можуть заробляти на цьому гроші, і можуть робити це, не будучи звинуваченими в авіакатастрофі.
Отже, так: аерокосмічна промисловість може отримати вигоду від деталей SLM, і деякі з них це роблять, але особливості галузі та компаній, що надають ці послуги, застрягли в 70-х роках, що трохи ускладнює ситуацію. Єдиним реальним розвитком є ​​двигун, де друковані паливні форсунки стали звичайним явищем. Особисто для нас боротьба за постачання ASML є важкою битвою.
Вихлопна труба для 3D-друку з нержавіючої сталі P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
Іншими факторами, пов'язаними з витратами на обробку, є управління втратами охолоджувальної рідини через відколювання та випаровування. Крім того, стружку необхідно обробляти. Будь-яке зменшення кількості стружки в масовому виробництві може призвести до суттєвої економії.
Це часто називають топологічним проектуванням, і, як ви можете здогадатися, це ще один рівень аналізу на додаток до методу скінченних елементів (МСЕ). Він по-справжньому набув популярності лише в останні кілька років, оскільки інструменти стали доступнішими.
Щоразу, коли ви бачите ім'я Фраунгофера, воно запатентоване, і спільноті виробників буде заборонено його використовувати протягом дуже тривалого часу.
Іншими словами: ми винайшли новий спосіб забезпечити вам заміну автомобіля одразу після закінчення гарантійного терміну.
Я не бачу зв'язку між запальничками дверних петель та злою змовою, яка змушує вас викинути всю машину у смітник?
Аналіз довговічності – це одне; якщо ви оптимізуєте лише міцність матеріалу, то отримаєте деталь, яка не працюватиме.
Навіть якщо вони навмисно так послабили його, він не зноситься швидко після закінчення гарантії, це лише шарнір, але він новий, і навряд чи вам доведеться викидати всю машину... протягом терміну служби автомобіля буде заміна, бо загалом він ще хороший, але ця дешева/легка заміна зношена – нічого нового в цьому...
На практиці, щоб переконатися, що він відповідає стандартам безпеки тощо, його, ймовірно, все ще значно переробляють, як і більшість автомобільних рам/кузовів/сидінь, через навантаження, які він зазнаватиме під час нормального використання... у місці продажу, якщо це не вимагається законом у вашому регіоні.
«Це просто шарнір», але це також приклад проектування деталі для певного терміну служби. Якщо застосувати це до решти вашого автомобіля, він з часом перетвориться на мотлох.
Скандал є результатом їхнього частого (MP3, я бачу!) патентного захисту.
Вся економіка США побудована на такому «чіпі». За деякими мірками це працює :-/.
Фраунгофер провів багато наукових досліджень. Не лише прикладних, а й фундаментальних. Все це коштує грошей. Якщо ви хочете робити це без патентів та ліцензій, вам потрібно надати їм більше державного фінансування. З ліцензіями та патентами люди в інших країнах також несуть частину витрат, оскільки вони також отримують вигоду від технології. Крім того, всі ці дослідження дуже важливі для підтримки конкурентоспроможності галузі.
Згідно з їхнім вебсайтом, частина вашого податку становить близько 30% (Grundfinanzierung), решта також надходить з джерел, доступних іншим компаніям. Дохід від патентів, ймовірно, є частиною цих 70%, тому, якщо не враховувати це, буде або менше розвитку, або більше податків.
З якоїсь невідомої причини нержавіюча сталь заборонена та непопулярна для компонентів кузова, двигуна, трансмісії та підвіски. Нержавіючу сталь можна знайти лише в деяких дорогих вихлопних трубах, це буде гидота, як мартенситна AISI 410, якщо ви хочете хороший, довговічний вихлоп, вам доведеться самостійно використовувати AISI 304/316, щоб зробити щось подібне.
Тож усі отвори в таких деталях зрештою забиваються вологою землею, і деталі дуже швидко почнуть іржавіти. Оскільки деталь розрахована на мінімально можливу вагу, будь-яка іржа одразу зробить її занадто слабкою для виконання цієї роботи. Вам пощастить, якщо ця деталь буде просто дверною петлею або якоюсь менш важливою внутрішньою розпіркою чи важелем. Якщо у вас є якісь деталі підвіски, деталі трансмісії чи щось подібне, у вас великі проблеми.
P.S.: Чи хтось знає про автомобіль з нержавіючої сталі, який би весь час та більша частина його кузова зазнали впливу вологи, антиобледеніння та бруду? Усі важелі підвіски, корпуси вентиляторів радіатора тощо можна придбати за будь-яку ціну. Я знаю про DeLorean, але, на жаль, у нього лише зовнішні панелі з нержавіючої сталі, а не вся конструкція кузова та інші важливі деталі.
Я б заплатив більше за машину з кузовом/рамою/підвіскою/вихлопною системою з нержавіючої сталі, але це означає цінову невигідність. Матеріал не тільки дорожчий, але й складніший у формуванні та зварюванні. Сумніваюся, що блоки двигунів та головки з нержавіючої сталі мають сенс.
Це також дуже важко. За сучасними стандартами економії палива, нержавіюча сталь не має жодної переваги. Знадобляться десятиліття, щоб компенсувати витрати вуглецю на автомобіль, виготовлений переважно з нержавіючої сталі, аби відновити переваги довговічності матеріалу.
Чому ви так думаєте? Нержавіюча сталь має таку ж щільність, але трохи міцніша. (AISI 304 – 8000 кг/м^3 та 500 МПа, 945 – 7900-8100 кг/м^3 та 450 МПа). При однаковій товщині листа корпус з нержавіючої сталі має таку ж вагу, як і звичайний сталевий корпус. І вам не потрібно їх фарбувати, тому немає додаткової ґрунтовки/фарби/лаку.
Так, деякі автомобілі виготовлені з алюмінію або навіть титану, тому вони легші, але вони здебільшого належать до високого сегмента ринку, і покупці без проблем купують нові автомобілі щороку. Крім того, алюміній також іржавіє, в деяких випадках навіть швидше, ніж сталь.
Нержавіючу сталь анітрохи не складніше формувати та зварювати. Це один із найлегших матеріалів для зварювання, і завдяки вищій пластичності, ніж у звичайної сталі, їй можна надавати складніших форм. Звертайте увагу на каструлі, раковини та інші штамповані вироби з нержавіючої сталі, які широко доступні. Велика раковина з нержавіючої сталі AISI 304 коштує набагато менше і має складнішу форму, ніж будь-яке переднє крило, штамповане з цієї поганої сталевої фольги. Ви можете легко формувати деталі кузова з високоякісної нержавіючої сталі на звичайних формах, і форми служитимуть довше. У Радянському Союзі деякі люди, які працювали на автомобільних заводах, іноді виготовляли деталі кузова з нержавіючої сталі на заводському обладнанні, щоб замінити свої автомобілі. Ви досі можете знайти стару Волгу (ГАЗ-24) з днищем, багажником або крилами з нержавіючої сталі. Але це стало неможливим після розпаду Радянського Союзу. Не знаю чому і як, і тепер ніхто не погодиться за вас заробити гроші. Я також не чув, щоб деталі кузова з нержавіючої сталі виготовляли на західних заводах або заводах третього світу. Все, що я зміг знайти, це джип з нержавіючої сталі, але, ЯКЩО СПРАВА, панелі з нержавіючої сталі були відтворені вручну, а не на заводі. Також є історія про фанатів WV Golf Mk2, які намагалися замовити партію крил з нержавіючої сталі у виробників запчастин, таких як Klokkerholm, які зазвичай виготовляють їх зі звичайної сталі. Всі ці виробники негайно та грубо припинили будь-які розмови на цю тему, навіть про ціну не кажучи. Тож у цій галузі ви навіть не можете нічого замовити за жодні гроші. Навіть оптом.
Згоден, тому я й не згадав двигун у списку. Іржа точно не є головною проблемою двигуна.
Так, нержавіюча сталь дорожча, але корпус з нержавіючої сталі взагалі не потребує фарбування. Вартість пофарбованої деталі кузова набагато вища, ніж сама деталь. Таким чином, корпус з нержавіючої сталі може бути дешевшим за іржавий і прослужить майже вічно. Просто замініть зношені гумові втулки та шарніри на вашому транспортному засобі, і вам не потрібно буде купувати новий автомобіль. Коли це має сенс, ви навіть можете замінити двигун на щось більш ефективне або навіть електричне. Ніяких відходів, жодного непотрібного шкоди для навколишнього середовища під час будівництва нових автомобілів або експлуатації старих. Але з якоїсь причини цей екологічний метод зовсім не входить до списків екологів та виробників.
Наприкінці 1970-х років майстри на Філіппінах вручну виготовляли нові деталі кузова з нержавіючої сталі для джипні. Спочатку їх будували з джипів, що залишилися після Другої світової та Корейської війн, але приблизно в 1978 році їх усі зняли з виробництва, оскільки вони могли розтягнути задню частину, щоб вмістити багатьох пасажирів. Тож їм довелося будувати нові з нуля та використовувати нержавіючу сталь, щоб кузов не іржавів. На острові, оточеному солоною водою, це добре.
Листова нержавіюча сталь не має еквівалента матеріалу зі сталі HiTen. Це критично важливо для безпеки, пам'ятаєте перші тести euroNCAP на китайських автомобілях, де не використовувався цей тип спеціальної сталі. Для складних деталей ніщо не зрівняється з чавуном GS: недорогий, з високими ливарними властивостями та стійкістю до іржі. Останнім цвяхом у труні є ціна. Нержавіюча сталь справді дорога. Вони не без причини використовують приклад спортивного автомобіля, де вартість не має значення, але для VW це аж ніяк не так.
Використовуючи наш веб-сайт і послуги, ви прямо погоджуєтеся на розміщення наших файлів cookie для продуктивності, функціональності та реклами. Дізнатися більше