Легкий будівельний потенціал у 3D-друці для оптимізованого дизайну
Оптимізована геометрія також для інтер’єру
Легкий потенціал у 3D-друці
Ральф Стек, незалежний журналіст-спеціаліст у галузі CAD/CAM, IT та машинобудування, Фрідріхсгафен
Зміст
3D-друк забезпечує складні геометрії компонентів
У той час як у звичайних виробничих процесах, таких як фрезерування або обробка твердої необробленої деталі, обробляють її зовні всередину (віднімають), компонент створюється шарами (добавка) при 3D-друці. Це означає, що кожна частина компонента, включаючи внутрішню частину, може бути сформована індивідуально. Крім того, складна геометрія не означає, що час обробки на 3D-принтері збільшено - «Складність безкоштовна». Таким чином, на 3D-принтері можна створити надзвичайно складні біонічні форми так само просто, як і геометричні основи з гладкими поверхнями.
Оптимізація топології можлива завдяки 3D-друку
Більшість виробників САПР та моделювання зараз пропонують функції оптимізації топології. За допомогою цієї технології користувач визначає точки прикладання, напрямки та розміри сил, що діють на компонент, а також простір установки. Потім програмне забезпечення розраховує - беручи до уваги інші параметри та граничні умови - оптимальну форму, що забезпечує необхідну міцність при мінімально можливих витратах матеріалу.
Результатом є здебільшого органічні форми, виготовлені з безлічі кутових та поглиблених брусків, які, хоча б лише через складні кріплення, навряд чи можна зробити субтрактивно. Альтернативою є, наприклад, виготовлення конструкції як конструкції зварної сталевої труби, але це також дуже нудне завдання - ще й тому, що геометрію спочатку слід копітко перетворити на геометрію стрижня. Програмне забезпечення для оптимізації топології Inspire від американської компанії Altair у місті Трой, штат Мічиган, дозволяє покрити обчислювану геометрію гладкими поверхнями для досягнення більш технічного вигляду. Однак при 3D-друку просто не має значення, як формується геометрія; 3D-принтер створює будь-яку форму. 3D-друк дає змогу виготовляти деталі, оптимізовані за топологією, практично без будь-яких переробок.
Значне зниження ваги після оптимізації топології
Виробник залізничних транспортних засобів Alstom із Сен-Уена, Франція, використовував Altair Inspire та відповідну модельну систему Evolve для оптимізації кронштейна стабілізатора для візків своєї серії поїздів Metropolis. Акторська частина була дуже важкою і в симуляції показала, що вона має великі розміри. Інженери визначили розширений монтажний простір, а також сили та граничні умови, після чого Inspire розрахував набагато легшу геометрію. Навіть після згладжування конструкцій в Evolve, у подальшому імітаційному циклі це довело, що воно може поглинати робочі сили, що виникають при значно зменшеному споживанні матеріалу - і, отже, ваги. Процес показав, що за допомогою оптимізації топології дуже швидко можна усунути велику вагу з існуючих конструкцій.
Легкий будівельний потенціал розробити за допомогою 3D-друку
Інший спосіб заощадити вагу без шкоди для сили - це обробити внутрішню частину компонента. Зовнішня форма компонента часто відповідає певним функціональним або естетичним критеріям - але це створює ділянки, які набагато масивніші, ніж це було б потрібно для міцності. До цього часу навряд чи щось можна було зробити в цьому випадку, але за допомогою 3D-друку не представляє труднощів зробити внутрішню частину компонента частково або повністю порожнистою. Щоб не втратити занадто багато стабільності, порожнини часто заповнюються гратчастою структурою, такою, як та, що виробляється програмним забезпеченням Within від американської компанії Autodesk з Сан-Рафаеля.
Розробляючи ці конструкції сітки відповідно, можна навіть особливо вплинути на властивості матеріалу. Наприклад, якщо ви надрукуєте компонент з еластичного матеріалу, можна створити більш тверді та м’які ділянки всередині компонента за допомогою більш товстих і тонких сіток. До речі, практично всі компоненти, надруковані на 3D із застосуванням процесу FDM, частково порожнисті. Тут структури сітки використовуються в основному для економії часу на друк, а також для економії матеріалу. У будь-якому випадку створюються надзвичайно легкі і в той же час стабільні компоненти.
Висновок
Здатність виробництва добавок мати можливість конкретно визначити кожну точку компонента, включаючи всередині, відкриває перед дизайнером безліч можливостей заощадити вагу та матеріал. Порожнисті компоненти, заповнені ґратчастими конструкціями або зведені до чистого каркаса, забезпечують потенціал економії значно більше 50%. Тож варто вивчити нові технології. співпраця
Вичерпна інформація про процеси та приклади застосування аддитивного виробництва наведена на тему 3D-друку конструкцією KEM: