Mithilfe der 3D Spark-Software analysierte das Team verschiedene Faktoren, die die Produktionskosten beeinflussen. Einige davon sind teilespezifisch, andere prozessspezifisch. Beispielsweise müssen Teile so ausgerichtet werden, dass Stützstrukturen minimiert und baubare Oberflächen maximiert werden.
Durch die Simulation von Kräften an einem Scharnier können diese Werkzeuge Material mit geringer Wirkung entfernen. Dies führt zu einem Gewichtsverlust von 35 %. Weniger Material bedeutet auch kürzere Druckzeiten und damit weitere Kostensenkungen.
Ehrlich gesagt dürfte das, was sie tun, für niemanden, der sich mit 3D-Druck beschäftigt, neu sein. Es ist sinnvoll, das Teil sinnvoll anzuordnen. Wir haben bereits gesehen, wie Abfallmaterial sowohl im 3D-Druck als auch in der traditionellen Fertigung entfernt wird. Besonders interessant ist der Einsatz von Tools, die diese Optimierung automatisieren. Wir wissen nicht, wie viel die Software kosten wird, und wir vermuten, dass sie sich nicht an den Hobby-3D-Druckermarkt richtet. Wir fragen uns aber, was möglich ist, und vermuten, dass sich mit etwas Feinschliff und Modellierung in verfügbarer Software ähnliche Ergebnisse erzielen lassen.
Theoretisch sollte jedes Werkzeug, das eine Finite-Elemente-Analyse durchführen kann, in der Lage sein, das zu entfernende Material zu bestimmen. Wir haben festgestellt, dass Automobilhersteller 3D-Druck verwenden.
Durch die Simulation von Kräften am Scharnier können diese Werkzeuge Material entfernen, das keine nennenswerten Auswirkungen hat. Ich bin kein Ingenieur, aber als ich das las, dachte ich an die Finite-Elemente-Analyse. Dann sah ich Sie im vorletzten Satz. Ich habe es erwähnt. Natürlich tun das Automobilhersteller bereits. Wie vergleichen wir das? Bietet dieses Modell im Notfall genauso viel Kraft wie im Normalbetrieb?
Jede Kante, jedes Tal und jede Rundung erfordert Maschinenzeit und Werkzeugverschleiß. Zusätzliche Werkzeugwechsel können erforderlich sein. Bei der Bearbeitung einer anderen Oberfläche müssen Teile möglicherweise bearbeitet und neu befestigt werden, um sie in eine Ausrichtung zu bringen, die mehrere Taschen ermöglicht – vorausgesetzt, sie verfügen über ein geeignetes Werkzeug rundherum.
Ich denke, Sie könnten eine Maschine mit mehr Freiheitsgraden verwenden, um das Teil in den besten Winkel zu drehen … Aber zu welchem ​​Preis?
Beim 3D-Druck gibt es normalerweise keine derartigen Formbeschränkungen, sodass komplexe Teile genauso einfach herzustellen sind wie einfache.
Der Vorteil der herkömmlichen subtraktiven Bearbeitung liegt hingegen darin, dass das Material isotrop ist, also in alle Richtungen gleich fest ist und ohne Innenflächen keine mangelhafte Verbindung durch Sintern befürchtet werden muss. Es ist auch möglich, das Material durch ein Walzwerk (ein kostengünstiger Schritt) zu bearbeiten, um eine gute Kornstruktur zu erhalten.
Alle 3D-Druckverfahren unterliegen Formbeschränkungen. Sogar Teile des SLM. Wie man vielleicht vermuten könnte, spielt die isotrope Natur des SLM keine große Rolle. Die täglich eingesetzten Maschinen und Verfahren liefern sehr konsistente Ergebnisse.
Allerdings ist die Preisgestaltung selbst eine ganz andere Sache. In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist es schwer, mit 3D-Druck wirklich wettbewerbsfähig zu sein.
Ich würde sagen, die Luft- und Raumfahrtindustrie ist einer der wenigen Bereiche, in denen sich die Kosten für den 3D-Metalldruck lohnen. Die anfänglichen Herstellungskosten betragen nur einen Bruchteil der Kosten eines Luft- und Raumfahrtprodukts, und das Gewicht ist so wichtig, dass es leicht zu verwenden ist. Im Vergleich zu den enormen Kosten für die Qualitätssicherung von Verbundteilen können ein qualifizierter Druckprozess und die Prüfung kritischer Abmessungen echte Kosteneinsparungen und frischen Wind bringen.
Das offensichtlichste Beispiel ist alles, was heute in Raketentriebwerken gedruckt wird. Man kann viele Mängel in komplexen Rohrleitungen beseitigen und gleichzeitig Verluste und Gewicht der Rücklaufleitungen reduzieren. Ich glaube, einige Triebwerksdüsen werden 3D-gedruckt (vielleicht Superdraco?). Ich erinnere mich vage an Berichte über eine Art gedruckte Metallhalterung an Boeing-Flugzeugen.
Produkte wie die neuen Störsender der Marine und andere Neuentwicklungen verfügen möglicherweise über zahlreiche 3D-gedruckte Halterungen. Der Vorteil topologieoptimierter Teile besteht darin, dass die Festigkeitsanalyse in den Konstruktionsprozess integriert und die Ermüdungsanalyse direkt damit verknüpft ist.
Es wird jedoch noch einige Zeit dauern, bis sich Technologien wie DMLS in der Automobil- und Fertigungsindustrie wirklich durchsetzen. Das Gewicht spielt eine viel geringere Rolle.
Eine Anwendung, bei der es gut funktioniert, sind hydraulische/pneumatische Verteiler. Die Möglichkeit, gekrümmte Kanäle und Hohlräume für Schrumpffolien herzustellen, ist sehr nützlich. Für Zertifizierungszwecke ist außerdem immer noch ein 100%iger Belastungstest erforderlich, sodass kein großer Sicherheitsfaktor erforderlich ist (die Belastung ist ohnehin recht hoch).
Das Problem ist, dass viele Unternehmen damit prahlen, einen SLM-Drucker zu besitzen, aber nur wenige wissen, wie man ihn bedient. Diese Drucker werden ausschließlich für Rapid Prototyping eingesetzt und stehen die meiste Zeit ungenutzt herum. Da es sich noch um ein neues Gebiet handelt, dürften die Drucker schnell an Wert verlieren und innerhalb von fünf Jahren verschrottet werden. Das bedeutet, dass es trotz der geringen Kosten sehr schwierig ist, einen angemessenen Preis für einen Produktionsauftrag zu erzielen.
Die Druckqualität hängt außerdem von der Wärmeleitfähigkeit des Materials ab. Aluminium neigt daher zu Oberflächenrauheiten, die zu störender Ermüdung führen können (nicht, dass ein Verteiler diese benötigt, wenn man ihn entsprechend konstruiert). TiAlV6 lässt sich zwar hervorragend drucken und weist bessere Festigkeitseigenschaften als die Basisgüte 5 auf, Aluminium ist jedoch meist als AlSi10Mg erhältlich, was nicht die stärkste Legierung ist. T6 eignet sich zwar für Gussteile aus demselben Material, ist jedoch nicht für SLM-Teile geeignet. Scalmaloy ist ebenfalls großartig, aber schwer zu lizenzieren, und nur wenige bieten es an. Sie können auch Ti mit dünneren Wänden verwenden.
Die meisten Unternehmen benötigen zudem ein Vermögen, 20 Muster und Ihr erstes Kind, um das gedruckte Teil zu verarbeiten. Obwohl es funktional im Wesentlichen dasselbe ist wie die bearbeiteten Gussteile, deren Herstellung jahrelang mit Unsummen und Kleingeld verbunden war, halten sie die gedruckten Teile für Zauberei und die Kunden für finanzkräftig. AS9100-zertifizierte Unternehmen haben zudem in der Regel keinen Mangel an Aufträgen und machen gerne das, was sie schon lange tun, und wissen, dass sie damit Geld verdienen können, ohne eines Flugzeugabsturzes beschuldigt zu werden.
Also ja: Die Luft- und Raumfahrtindustrie kann von SLM-Teilen profitieren, und einige tun das auch, aber die Eigenheiten der Branche und der Anbieter bleiben in den 70er Jahren stecken, was die Sache etwas schwieriger macht. Die einzige wirkliche Entwicklung ist der Motor, wo gedruckte Einspritzdüsen mittlerweile alltäglich sind. Für uns persönlich ist der Kampf um die Versorgung mit ASML ein harter Kampf.
Auspuffrohr für 3D-Druck aus Edelstahl P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
Weitere Kostenfaktoren bei der Bearbeitung sind die Beherrschung von Kühlmittelverlusten durch Abplatzen und Verdampfen. Zudem müssen die Späne aufbereitet werden. Jede Spanreduzierung in der Massenproduktion kann zu erheblichen Einsparungen führen.
Dies wird oft als Topologiedesign bezeichnet und stellt, wie Sie sich vielleicht denken können, eine weitere Analyseebene dar, die über die FEA hinausgeht. Es hat sich erst in den letzten Jahren durchgesetzt, da die Tools immer zugänglicher wurden.
Wann immer Sie den Namen Fraunhofer sehen, ist dieser patentiert und der Maker-Community wird es für sehr lange Zeit untersagt sein, ihn zu verwenden.
Mit anderen Worten: Wir haben eine neue Methode erfunden, um sicherzustellen, dass Ihr Auto ersetzt wird, sobald Ihre Garantie abgelaufen ist.
Ich sehe keinen Zusammenhang zwischen leichteren Türscharnieren und einer bösen Verschwörung, die dazu führt, dass Sie Ihr ganzes Auto auf den Müll werfen?
Die Analyse der Ermüdungslebensdauer ist eine Sache. Wenn Sie jedoch nur die Materialfestigkeit optimieren, erhalten Sie am Ende ein Teil, das nicht funktioniert.
Auch wenn sie es absichtlich so geschwächt haben, wird es nach Ablauf der Garantie nicht so schnell ermüden, es ist zwar nur ein Scharnier, aber das ist neu, und es ist unwahrscheinlich, dass Sie das ganze Auto wegwerfen müssen … es wird im Laufe der Lebensdauer des Autos ein Ersatzauto geben, weil es im Allgemeinen noch gut ist, aber das billige/einfache Ersatzteil ist verschlissen – daran ist nichts Neues …
In der Praxis wird es aufgrund der Belastungen, denen es bei normalem Gebrauch ausgesetzt ist, wahrscheinlich noch immer stark überarbeitet, um sicherzustellen, dass es den Sicherheitsnormen usw. entspricht, wie die meisten Autorahmen/-karosserien/-sitze. . Verkaufsstelle, sofern dies in Ihrer Region nicht gesetzlich vorgeschrieben ist.
„Es ist nur ein Scharnier“, aber es ist auch ein Beispiel dafür, wie man ein Teil für eine bestimmte Lebensdauer konstruiert. Wenn man das auf den Rest Ihres Autos anwendet, wird Ihr Auto mit der Zeit zu einer Schrottkarre.
Der Skandal ist das Ergebnis ihres häufigen (MP3, ich verstehe!) Patentschutzes.
Die gesamte US-Wirtschaft basiert auf einem solchen „Chip“. Nach einigen Maßstäben funktioniert es :-/.
Fraunhofer hat viel wissenschaftliche Arbeit geleistet. Nicht nur angewandte, sondern auch Grundlagenforschung. Das kostet Geld. Wer ohne Patente und Lizenzen auskommen will, muss mehr staatliche Mittel bereitstellen. Mit Lizenzen und Patenten tragen auch andere Länder einen Teil der Kosten, da sie ebenfalls von der Technologie profitieren. Darüber hinaus sind all diese Studien sehr wichtig für die Wettbewerbsfähigkeit der Branche.
Laut ihrer Website beträgt der Steueranteil etwa 30 % (Grundfinanzierung), der Rest stammt aus Quellen, die anderen Unternehmen zur Verfügung stehen. Patenteinnahmen sind wahrscheinlich Teil dieser 70 %, wenn man diese also nicht berücksichtigt, wird es entweder weniger Entwicklung oder mehr Steuern geben.
Aus unbekannten Gründen ist Edelstahl für Karosserie-, Motor-, Getriebe- und Fahrwerkskomponenten verboten und unbeliebt. Edelstahl findet sich nur in einigen teuren Auspuffrohren, dort ist er so schlecht wie martensitischer AISI 410. Wenn Sie einen guten, langlebigen Auspuff wünschen, müssen Sie selbst AISI 304/316 verwenden, um so etwas herzustellen.
Daher verstopfen alle Löcher in solchen Teilen mit der Zeit nasse Erde, und die Teile beginnen sehr schnell zu rosten. Da das Teil für ein möglichst geringes Gewicht konstruiert ist, macht Rost es sofort zu schwach für die Aufgabe. Man kann von Glück reden, wenn es sich nur um ein Türscharnier oder eine weniger wichtige innere Strebe oder einen Hebel handelt. Bei Aufhängungsteilen, Getriebeteilen oder Ähnlichem geraten Sie in große Schwierigkeiten.
PS: Kennt jemand ein Edelstahlauto, dessen Karosserie und der gesamte Körper Feuchtigkeit, Tauwasser und Schmutz ausgesetzt waren? Sämtliche Querlenker, Kühlerlüftergehäuse usw. kann man zu jedem Preis kaufen. Ich kenne den DeLorean, aber leider hat er nur Edelstahl-Außenverkleidungen, nicht aber die gesamte Karosseriestruktur und andere wichtige Details.
Ich würde für ein Auto mit Karosserie, Rahmen, Fahrwerk und Auspuffanlage aus Edelstahl mehr bezahlen, aber das bedeutet einen Preisnachteil. Das Material ist nicht nur teurer, sondern auch schwieriger zu formen und zu schweißen. Ich bezweifle, dass Motorblöcke und -köpfe aus Edelstahl sinnvoll sind.
Es ist außerdem sehr hart. Gemessen an den heutigen Kraftstoffverbrauchsstandards bietet Edelstahl keinen Vorteil. Es wird Jahrzehnte dauern, die Kohlenstoffkosten eines Autos, das größtenteils aus Edelstahl besteht, auszugleichen und die Haltbarkeitsvorteile des Materials wiederherzustellen.
Warum? Edelstahl hat die gleiche Dichte, ist aber etwas fester. (AISI 304 – 8000 kg/m³ und 500 MPa, 945 – 7900-8100 kg/m³ und 450 MPa). Bei gleicher Blechdicke wiegt ein Edelstahlkörper genauso viel wie ein normaler Stahlkörper. Und man muss ihn nicht lackieren, also keine zusätzliche Grundierung/Farbe/Lasur.
Ja, manche Autos bestehen aus Aluminium oder sogar Titan und sind daher leichter. Allerdings sind sie meist im oberen Marktsegment angesiedelt, und Käufer haben kein Problem damit, jedes Jahr ein neues Auto zu kaufen. Außerdem rostet Aluminium, in manchen Fällen sogar schneller als Stahl.
Edelstahl lässt sich keineswegs schwerer formen und schweißen. Er gehört zu den am einfachsten zu schweißenden Materialien und lässt sich aufgrund seiner höheren Duktilität im Vergleich zu herkömmlichem Stahl in komplexere Formen bringen. Achten Sie auf Töpfe, Spülbecken und andere Edelstahlstanzteile, die überall erhältlich sind. Ein großes Spülbecken aus Edelstahl AISI 304 kostet deutlich weniger und ist komplexer geformt als jeder aus dieser minderwertigen Stahlfolie gestanzte Kotflügel. Karosserieteile aus hochwertigem Edelstahl lassen sich problemlos auf herkömmlichen Formen formen, und die Formen halten länger. In der Sowjetunion fertigten einige Autofabrikanten Karosserieteile aus Edelstahl auf Fabrikanlagen, um ihre Autos zu ersetzen. Man findet den alten Wolga (GAZ-24) noch heute mit Boden, Kofferraum oder Kotflügeln aus Edelstahl. Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion wurde dies jedoch unmöglich. Ich weiß nicht, warum und wie, und jetzt will niemand mehr Geld für Sie verdienen. Ich habe auch noch nie gehört, dass Karosserieteile aus Edelstahl in westlichen oder Entwicklungsländern hergestellt werden. Ich konnte nur einen Jeep aus Edelstahl finden, aber soweit ich weiß, wurden die Edelstahlplatten handgefertigt und nicht werkseitig hergestellt. Es gibt auch eine Geschichte von WV Golf Mk2-Fans, die versuchten, Edelstahlkotflügel bei Zubehörherstellern wie Klokkerholm zu bestellen, die sie normalerweise aus einfachem Stahl herstellen. Alle diese Hersteller brachen jedes Gespräch zu diesem Thema sofort und unhöflich ab, ganz zu schweigen vom Preis. In dieser Gegend kann man also nichts für Geld bestellen, nicht einmal in großen Mengen.
Stimmt, deshalb habe ich den Motor in der Liste nicht erwähnt. Rost ist definitiv nicht das Hauptproblem des Motors.
Edelstahl ist zwar teurer, aber das Edelstahlgehäuse muss nicht lackiert werden. Die Kosten für ein lackiertes Karosserieteil sind deutlich höher als die Kosten für das Teil selbst. Daher kann ein Edelstahlgehäuse günstiger sein als ein rostiges und hält nahezu ewig. Ersetzen Sie einfach die verschlissenen Gummibuchsen und Gelenke Ihres Fahrzeugs, und Sie müssen kein neues Auto kaufen. Gegebenenfalls können Sie den Motor sogar durch einen effizienteren oder sogar elektrischen Motor ersetzen. Kein Abfall, keine unnötige Umweltbelastung beim Bau neuer oder beim Betrieb alter Autos. Aus irgendeinem Grund steht diese umweltfreundliche Methode jedoch überhaupt nicht auf der Liste der Ökologen und Hersteller.
In den späten 1970er Jahren fertigten Handwerker auf den Philippinen in Handarbeit neue Karosserieteile aus Edelstahl für Jeepneys. Ursprünglich wurden sie aus Jeeps gebaut, die aus dem Zweiten Weltkrieg und dem Koreakrieg übrig geblieben waren. Um 1978 wurden sie jedoch alle entfernt, da das Heck nicht mehr so ​​weit verlängert werden konnte, um Platz für mehrere Insassen zu bieten. Daher mussten sie von Grund auf neue bauen und Edelstahl verwenden, um die Karosserie vor Rost zu schützen. Auf einer von Salzwasser umgebenen Insel ist das eine gute Sache.
Edelstahlblech ist kein gleichwertiges Material zu HiTen-Stahl. Dies ist entscheidend für die Sicherheit, erinnern Sie sich an die ersten EuroNCAP-Tests an chinesischen Fahrzeugen, bei denen dieser Spezialstahl nicht verwendet wurde. Für komplexe Teile ist GS-Gusseisen unschlagbar: kostengünstig, mit hohen Gusseigenschaften und Rostbeständigkeit. Der letzte Nagel im Sarg ist der Preis. Edelstahl ist wirklich teuer. Aus gutem Grund wird das Beispiel eines Sportwagens herangezogen, bei dem die Kosten keine Rolle spielen, für VW jedoch keineswegs.
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