有效提高组件的效率

怎样才可使相同的重量多倍提高组件的效率?

 

通过模拟和3维打印的组合可以明显缩短优化流程。复杂的和高成本的材料测试可以通过模拟代替,样本可以快速并节省成本的借助创新的3维打印技术制造。

轮架因为要承受负载,所以很容易变形,此点会影响整个底盘的稳定性。因此,该部件的稳固性非常重要。此挑战为优化轮架,以便轮架在同样的负载下更稳固。以下我们将讲解如何将轮架通过模拟和3维打印有效的优化。为打造组件所需的精细模具由voxeljet的3维打印制造。借助3维打印的结构优化和几乎无限的模具塑型自由度可以达到更完美的功效特点。


拓扑优化

首先,由一个策划设计和优化工具确定制造空间。然后,在模型上模拟最重要的载荷情况,例如极速刹车、极端过弯和过路障碍。在确认可行的优化后,工程师将获得一个组件,该组件使用同样的材料(铝铸件),拥有一个全新的设计。此新设计的材料分布可以使组件的稳固性加强3至5倍(根据负载量)。当然,组件也可在更稳固的情况下明显的减轻重量。

寿命分析

组件的损耗是通过负载过程而造成的,而不是通过最高负载量。因此,我们测试了35小时的各种马路情况的负载周期。此外,我们测试了各种角度对轮架的压力。结合材料的特性,损耗的特点被预测。

模拟铸造

模拟铸造被采用了两次-在设计流程的最初和最终。在最初阶段它使设计师检验组件设计的可行性,并可帮助分析容易损坏的领域并避免内部的损坏,同时降低了设计和开发部门之间的迭代。在最终的设计阶段的填充过程和固化过程再次进行模拟。

voxeljet的3维打印过程

 

之后,为模具的3维打印而被优化的轮架被传递于voxeljet。voxeljet根据CAD数据生产塑料模型,为此使用了熔模铸造。模型是由颗粒材料一层一层由粘合剂选择性粘结而形成的,使用的塑料材料是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。使用此有机材料可降低残余灰烬含量。模型不会扩张,因此具备理想的燃烧性质。此外,被打印的组件可以象传统生产的部件一样被使用。除了节省时间和成本以外,借助3维打印技术也可以实现传统工艺无法达到的复杂几何。

此上述的轮架的优化是Altair, Click2Cast, HBM nCode和voxeljet共同合作的结果。之所以可以完全施展组件打造的自由,多亏了3维打印和模拟的设计。各种软件被用于模拟的设计,基于Altairs OptiStructIns优化解决方案的Ispire软件用于拓扑优化。部件的损耗可用Ncode Designlife软件模拟化,并用Click2Cast软件做浇铸模拟。


3维打印优势概括

  • 节省时间:交货周期短
  • 节约成本:不需工具的打造
  • 尺寸:组件可达1000×600×500毫米
  • 数量、形状和设计变量的高灵活性
  • 任何复杂的几何形状
  • 100%打印的残余的颗粒材料可回收利用
  • 不需存储成本
  • 不需支撑结构
  • 几乎没有残留灰分
  • 通常燃烧期间无扩张
  • 适用于所有普通合金