Achtergrond geval
Met behulp van lasersmelttechnologie – een van de 3D-printtechnologieën – creëerde een wetenschappelijke en industriële samenwerking een verbrandingsmotor die bijna 21% minder weegt in het "Leichtbau Motor"-project. Deze opmerkelijke impact op de gewichtsvermindering heeft veel belangstelling getrokken, vooral in de lucht- en ruimtevaartsector, waar de prestaties en efficiëntie van vliegtuigen afhankelijk zijn van een lichtgewicht ontwerp.
technische ideeën
Door het materiaal laag voor laag te stapelen, is de 3D-printtechnologie voor metaal een additieve productiemethode die digitale modellen omzet in fysieke modellen. Het basisidee is om een 3D-model van het beoogde product te produceren met behulp van computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD), en het model vervolgens in verschillende dunne lagen op te delen en te ontbinden, waarbij het printpad voor elke dunne laag wordt geproduceerd. Nadat u de geschikte 3D-printer en materialen heeft gekozen, verplaatst u de gesneden bestanden naar de printer om laag voor laag af te drukken en voltooit u uiteindelijk de productie van het object.
geval onderzoek
Ontwerp voor gewichtsvermindering van carter en cilinderkop
De bemanning van het "Leichtbau Motor"-project besloot de prestaties van de cilinderkop en het carter van de motor te maximaliseren. Deze twee gietstukken van aluminiumlegeringen hebben een opmerkelijke gewichtsvermindering gekend na de herfabricage van de 3D-printtechnologie.
De bekleding van de cilinder:
Door topologische optimalisatie van de cilinderkop heeft de herbouwde cilinderkop het gewicht met 2,3 kg verlaagd, dus 22% minder dan het originele onderdeel.
Het gedeelte dat grote mechanische spanning ondervindt, is versterkt om de sterkte na gewichtsvermindering te garanderen. Dubbele T-balken (IPB) gecombineerd met geïntegreerde gesloten laden zorgen voor de ideale verhouding tussen gewichtsreductie en stijfheidsbehoud.
Het innovatieve dwarsstroomkoelsysteem verlaagt de temperatuur in de verbrandingskamer met maximaal 40% door gebruik te maken van een aparte koelleiding in plaats van een watermantel met grote capaciteit, waardoor de noodzakelijke waterinname wordt verlaagd.
Carter:
Ontwerpen voor gewichtsvermindering: het herbouwde carter weegt minder dan 5,1 kg. Het carter is ontworpen als een korte rok met een aluminium bodemplaat en vervangt de stalen lagerkap door de bodemplaat, waardoor de basiswrijving van het hoofdlager van de dieselmotor wordt verlaagd.
Open horizontale belastingsstructuren in de scheidingswand van het carter zijn op geschikte plaatsen versterkt met gekruiste composietmaterialen. Extra versteviging komt van de twee lichtgewicht verbindingsbuizen in de buurt van de balansas.
Materiaaloptimalisatie is glasvezelversterkte fenolhars die de zijafdekking van het carter vormt, waardoor ongeveer 15% gewicht wordt bespaard.
Verbetering van het oliecircuit en de uitlaatpijp
Uitlaatpijp: De isolatielaag wordt direct geprint met behulp van 3D-printtechnologie, waardoor de warmteontwikkeling in het uitlaatgasnabehandelingssysteem wordt versneld.
Optimalisatie van het oliecircuit: Zowel tijdens de koude start als bij normaal bedrijf biedt het betere oliecircuit extra voordelen. Nieuwe bedrading (buigen in plaats van scherpe afbuiging) en verbeteringen in de dwarsdoorsnede verlagen gezamenlijk de drukverliezen in de cilinderkop en het carter met 22%.
Toepassingen van voordelen
lichtgewicht ontwerp: Door middel van ideale printstructuren en verbeterde materiaalkwaliteiten bereikt de 3D-printtechnologie van metaal een lichtgewicht ontwerp van luchtvaartcomponenten, waardoor de prestaties en efficiëntie van vliegtuigen aanzienlijk worden verbeterd.
Als additieve productietechniek voorkomt de 3D-printtechnologie van metaal in wezen het verlies van hulpbronnen, tijd en andere kosten in het proces van "gelijke materiaalproductie en subtractieve productie". Persoonlijk maatwerk helpt de creatieve cyclus te verkorten en de productie-efficiëntie te verhogen.
Productie met een complexe structuur: De 3D-printtechnologie van metaal kan CAD-modellen onmiddellijk vertalen naar fysieke modellen voor luchtvaartcomponenten met ingewikkelde structuren, waardoor één-op-{2}}één exacte replicatie mogelijk is en de uitdaging van moeilijke reproductie bij conventionele productietechnieken wordt aangepakt.
Sommige luchtvaartcomponenten in de lucht- en ruimtevaartsector hebben een beperkte levensduur en hebben regelmatig onderhoud en reparatie nodig. Snelle productie van componenten en exact herstel van schadegebieden, mogelijk gemaakt door 3D-printtechnologieën voor metaal, helpen productiekosten te besparen.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/mjf-3d-printing-nylon-pa12-car-parts.html