Utilizzando gli strumenti del software 3D Spark, il team ha analizzato diversi fattori che incidono sui costi di produzione. Alcuni di questi sono specifici per i singoli pezzi, mentre altri sono specifici per i processi. Ad esempio, orientare i pezzi per ridurre al minimo i supporti e massimizzare le superfici costruibili.
Simulando le forze esercitate su una cerniera, questi utensili possono rimuovere il materiale che ha scarso effetto. Ciò si traduce in una perdita di peso del 35%. Meno materiale significa anche tempi di stampa più rapidi, riducendo ulteriormente i costi.
A dire il vero, quello che stanno facendo non dovrebbe essere una novità per chiunque si occupi di stampa 3D. Ha senso disporre il pezzo in modo ragionevole. Abbiamo visto la rimozione di materiale di scarto nella stampa 3D e nella produzione tradizionale. La cosa più interessante è utilizzare strumenti che aiutino ad automatizzare questa ottimizzazione. Non sappiamo quanto costerà il software e immaginiamo che non sia destinato al mercato della stampa 3D hobbistica. Ma chiedendoci cosa si possa fare, sospettiamo che con un po' di lubrificazione del ginocchio e di modellazione nei software disponibili, si possano ottenere risultati simili.
In teoria, qualsiasi strumento in grado di eseguire analisi agli elementi finiti dovrebbe essere in grado di determinare il materiale da rimuovere. Abbiamo notato che le case automobilistiche stanno utilizzando la stampa 3D.
"Simulando le forze sulla cerniera, questi strumenti possono rimuovere materiale che non ha un impatto significativo. Non sono un ingegnere, ma ho letto questo e ho pensato all'analisi degli elementi finiti. Poi ti ho visto nella penultima frase. L'ho menzionato. Naturalmente le case automobilistiche lo fanno già. Come lo confrontiamo? Questo modello fornisce forza in caso di emergenza così come nell'uso normale?
Ogni bordo, valle e raccordo richiede tempo di lavorazione e usura dell'utensile. Potrebbero essere necessari ulteriori cambi di utensile e, quando si lavora su una superficie diversa, potrebbe essere necessario lavorare i pezzi e riattaccarli per orientarli in modo da creare più tasche, a patto che si possa utilizzare un utensile adeguato.
Penso che potresti usare una macchina con più gradi di libertà per girare il pezzo con l'angolazione migliore... Ma a quale prezzo?
Solitamente la stampa 3D non ha queste restrizioni di forma, rendendo le parti complesse facili tanto quanto quelle semplici.
D'altro canto, il vantaggio della lavorazione sottrattiva tradizionale è che il materiale tende ad essere isotropo, ha la stessa resistenza in qualsiasi direzione e, senza superfici piane interne, non ci si deve preoccupare di una cattiva adesione dovuta a una sinterizzazione non ottimale. È anche possibile passare attraverso un laminatoio (un passaggio poco costoso) per ottenere una buona struttura granulare.
Tutti i metodi di stampa 3D hanno limitazioni di forma. Anche parti di SLM. Come si potrebbe pensare, la natura isotropa della SLM non ha molta importanza. Le macchine e i processi utilizzati quotidianamente forniscono risultati molto costanti.
Tuttavia, il prezzo in sé è un altro problema. Nel settore aerospaziale, la stampa 3D è difficile da essere veramente competitiva.
Direi che l'industria aerospaziale è uno dei pochi settori in cui il costo della stampa 3D in metallo può essere giustificato. I costi di produzione iniziali sono una frazione minuscola del costo di un prodotto aerospaziale, e il peso è così importante che è facile trovarne un utilizzo. Rispetto agli altissimi costi del controllo qualità per i componenti in composito, un processo di stampa qualificato e un'ispezione dimensionale critica possono offrire reali risparmi e una ventata di aria fresca.
L'esempio più ovvio è tutto ciò che viene stampato oggi nei motori dei razzi. È possibile eliminare molti punti di qualità insoddisfacente in condotte complesse, riducendo al contempo le perdite e il peso nella linea di ritorno. Credo che alcuni ugelli dei motori siano stampati in 3D (forse Superdraco?). Ricordo vagamente notizie di una sorta di staffa metallica stampata sugli aerei di linea Boeing.
Prodotti come i nuovi jammer della Marina e altri nuovi sviluppi potrebbero includere numerose staffe stampate in 3D. Il vantaggio dei componenti topologicamente ottimizzati è che l'analisi della resistenza è integrata nel processo di progettazione e l'analisi della fatica è direttamente collegata ad essa.
Tuttavia, ci vorrà del tempo prima che soluzioni come il DMLS prendano piede nel settore automobilistico e manifatturiero. Il peso conta molto meno.
Un'applicazione in cui funziona bene è nei collettori idraulici/pneumatici. La possibilità di realizzare canali curvi e cavità per termoretraibile è molto utile. Inoltre, ai fini della certificazione, è comunque necessario eseguire un test di stress al 100%, quindi non è necessario un fattore di sicurezza elevato (lo stress è comunque piuttosto elevato).
Il problema è che molte aziende si vantano di possedere una stampante SLM, ma poche sanno come usarla. Queste stampanti vengono utilizzate solo per la prototipazione rapida e rimangono inutilizzate per la maggior parte del tempo. Poiché si tratta ancora di un settore nuovo, si prevede che le stampanti si deprezzeranno come il latte e dovranno essere rottamate entro 5 anni. Ciò significa che, sebbene il costo effettivo possa essere molto basso, ottenere un prezzo decente per un lavoro di produzione è davvero difficile.
Inoltre, la qualità di stampa dipende dalla conduttività termica del materiale, il che significa che l'alluminio tende a creare rugosità superficiali che possono portare a fastidiose prestazioni di fatica (non che un collettore ne abbia bisogno se si sta progettando per questo). Inoltre, mentre il TiAlV6 stampa in modo eccellente e ha proprietà di resistenza migliori rispetto al grado base 5, l'alluminio è disponibile principalmente come AlSi10Mg, che non è la lega più resistente. Il T6, sebbene adatto per fusioni dello stesso materiale, non è adatto per parti SLM. Scalmaloy è di nuovo ottimo, ma difficile da ottenere in licenza, pochi lo offrono; è possibile utilizzare anche il Ti con pareti più sottili.
La maggior parte delle aziende ha bisogno anche di un braccio e una gamba, 20 campioni e del vostro primo figlio per elaborare il pezzo stampato. Sebbene funzionalmente sia essenzialmente la stessa cosa delle fusioni meccaniche che hanno richiesto anni di lavoro a palate, le aziende pensano che i pezzi stampati siano magici e i clienti pensano di avere le tasche piene. Inoltre, le aziende certificate AS9100 in genere non sono a corto di lavoro e amano fare ciò che fanno da molto tempo, sapendo di poter guadagnare e di poterlo fare senza essere accusate di un incidente aereo.
Quindi sì: l'industria aerospaziale può trarre vantaggio dai componenti SLM, e alcuni lo fanno, ma le idiosincrasie del settore e delle aziende che forniscono il servizio sono ferme agli anni '70, il che rende le cose un po' più difficili. L'unico vero sviluppo riguarda il motore, dove gli iniettori di carburante stampati sono diventati comuni. Per noi personalmente, la lotta per l'approvvigionamento con ASML è una battaglia in salita.
Tubo di scarico per stampa 3D in acciaio inossidabile P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
Altri fattori associati ai costi di lavorazione sono la gestione delle perdite di refrigerante dovute a scheggiature ed evaporazione. Inoltre, i trucioli devono essere lavorati. Qualsiasi riduzione dei trucioli nella produzione di massa può comportare risparmi sostanziali.
Questo viene spesso definito "progettazione topologica" e, come si può immaginare, rappresenta un ulteriore livello di analisi che si aggiunge all'analisi agli elementi finiti (FEA). Ha preso piede solo negli ultimi anni, con la maggiore accessibilità degli strumenti.
Ogni volta che vedi il nome Fraunhofer, è un brevetto e alla comunità dei maker verrà vietato di utilizzarlo per molto tempo.
In altre parole: abbiamo inventato un nuovo modo per garantire la sostituzione della tua auto non appena scade la garanzia.
Non vedo alcun collegamento tra cerniere delle portiere più leggere e una cospirazione malvagia che ti fa gettare l'intera auto nella spazzatura?
L'analisi della durata della fatica è una cosa; se ottimizzi solo la resistenza del materiale, finirai per avere un pezzo che non funzionerà.
Anche se l'hanno progettato deliberatamente indebolito, non si stancherà presto dopo la fine della garanzia, è solo una cerniera, ma è nuova, ed è improbabile che dovrai buttare via l'intera auto... ci sarà un'auto sostitutiva durante la vita dell'auto, perché in generale è ancora buona, ma quel pezzo di ricambio economico/facile è usurato - niente di nuovo in questo...
In pratica, per garantire che soddisfi gli standard di sicurezza ecc., probabilmente viene ancora ampiamente riprogettato, come la maggior parte dei telai/carrozzerie/sedili delle auto, a causa delle sollecitazioni a cui è sottoposto durante il normale utilizzo. punto vendita, a meno che non sia richiesto dalla legge nella tua zona.
"È solo una cerniera", ma è anche un esempio di progettazione di un componente per una vita specifica. Se applicato al resto dell'auto, col tempo la macchina si trasformerà in un rottame.
Lo scandalo è il risultato della loro frequente tutela brevettuale (MP3, a quanto vedo!).
L'intera economia statunitense è costruita su un simile "chip". Per certi versi, funziona :-/.
Il Fraunhofer ha fatto molta ricerca scientifica. Non solo applicata, ma anche fondamentale. Tutto ciò ha un costo. Se si vuole fare a meno di brevetti e licenze, è necessario concedere maggiori finanziamenti governativi. Con licenze e brevetti, anche chi vive in altri Paesi sostiene una parte dei costi, perché beneficia anch'esso della tecnologia. Inoltre, tutti questi studi sono molto importanti per mantenere la competitività del settore.
Secondo il loro sito web, una parte delle imposte ammonta a circa il 30% (Grundfinanzierung), mentre il resto proviene anche da fonti accessibili ad altre aziende. I redditi da brevetto rientrano probabilmente in quel 70%, quindi se non si tiene conto di questo, si rischia di avere meno sviluppo o più tasse.
Per qualche ragione sconosciuta, l'acciaio inossidabile è vietato e impopolare per componenti di carrozzeria, motore, trasmissione e sospensioni. L'acciaio inossidabile si trova solo in alcuni costosi tubi di scarico, e sarebbe una schifezza come l'AISI 410 martensitico; se si desidera uno scarico buono e resistente, bisognerebbe usare l'AISI 304/316 per realizzarlo.
Quindi tutti i fori in tali componenti finiranno per ostruirsi con la terra bagnata e i componenti inizieranno ad arrugginire molto rapidamente. Poiché il componente è progettato per il minor peso possibile, la ruggine lo renderà immediatamente inadatto al suo scopo. Sareste fortunati se quel componente fosse solo una cerniera della portiera, o un rinforzo o una leva interna meno importante. Se avete componenti delle sospensioni, della trasmissione o qualcosa del genere, siete nei guai.
PS: Qualcuno conosce un'auto in acciaio inossidabile che è stata esposta a umidità, sbrinamento e sporcizia su tutta la carrozzeria, compresa la maggior parte di essa? Tutti i bracci delle sospensioni, gli alloggiamenti delle ventole del radiatore, ecc. possono essere acquistati a qualsiasi prezzo. Conosco la DeLorean, ma purtroppo ha solo i pannelli esterni in acciaio inossidabile e non l'intera struttura della carrozzeria e altri dettagli importanti.
Pagherei di più per un'auto con carrozzeria, telaio, sospensioni e sistema di scarico in acciaio inossidabile, ma questo comporta uno svantaggio in termini di prezzo. Il materiale non è solo più costoso, ma anche più difficile da stampare e saldare. Dubito che blocchi motore e testate in acciaio inossidabile abbiano senso.
Ed è anche molto difficile. Per gli attuali standard di risparmio di carburante, l'acciaio inossidabile non offre alcun vantaggio. Ci vorranno decenni per compensare il costo del carbonio di un'auto realizzata principalmente in acciaio inossidabile e riacquistare i vantaggi di durata del materiale.
Perché la pensi così? L'acciaio inossidabile ha la stessa densità ma è leggermente più resistente. (AISI 304 – 8000 kg/m³ e 500 MPa, 945 – 7900-8100 kg/m³ e 450 MPa). A parità di spessore della lamiera, un corpo in acciaio inossidabile ha lo stesso peso di un corpo in acciaio normale. E non è necessario verniciarlo, quindi non servono primer, vernici o smalti aggiuntivi.
Sì, alcune auto sono realizzate in alluminio o persino titanio, quindi sono più leggere, ma si trovano principalmente nel segmento di mercato di fascia alta e gli acquirenti non hanno problemi ad acquistare auto nuove ogni anno. Inoltre, l'alluminio arrugginisce, in alcuni casi anche più velocemente dell'acciaio.
L'acciaio inossidabile non è in alcun modo più difficile da modellare e saldare. È uno dei materiali più facili da saldare e, grazie alla sua maggiore duttilità rispetto all'acciaio comune, può essere modellato in forme più complesse. Fai attenzione a pentole, lavelli e altri stampati in acciaio inossidabile ampiamente disponibili. Un grande lavello in acciaio inossidabile AISI 304 costa molto meno e ha una forma più complessa di qualsiasi parafango anteriore stampato da quella scadente lamina d'acciaio. Puoi facilmente modellare parti della carrozzeria utilizzando acciaio inossidabile di alta qualità su stampi normali e gli stampi dureranno più a lungo. Nell'Unione Sovietica, alcuni lavoratori nelle fabbriche di automobili a volte realizzavano parti della carrozzeria in acciaio inossidabile su attrezzature di fabbrica per sostituire le loro auto. Puoi ancora trovare la vecchia Volga (GAZ-24) con fondo, bagagliaio o parafanghi in acciaio inossidabile. Ma questo è diventato impossibile dopo il crollo dell'Unione Sovietica. Non so perché e come, e ora nessuno accetterà di farti soldi. Inoltre, non ho mai sentito parlare di parti della carrozzeria in acciaio inossidabile prodotte in fabbriche occidentali o del terzo mondo. Tutto quello che sono riuscito a trovare è stata una Jeep in acciaio inossidabile, ma per quanto ne so, i pannelli in acciaio inossidabile sono stati riprodotti a mano, non in fabbrica. Si racconta anche di appassionati di Golf Mk2 della Virginia Occidentale che hanno cercato di ordinare un lotto di parafanghi in acciaio inossidabile da produttori aftermarket come Klokkerholm, che di solito li realizzano in acciaio semplice. Tutti questi produttori hanno immediatamente e sgarbatamente interrotto ogni discussione sull'argomento, senza nemmeno parlare del prezzo. Quindi non si può nemmeno ordinare nulla a un prezzo fisso in questa zona, nemmeno all'ingrosso.
D'accordo, ecco perché non ho menzionato il motore nell'elenco. La ruggine non è certo il problema principale del motore.
L'acciaio inossidabile è più costoso, certo, ma la cassa in acciaio inossidabile non ha bisogno di essere verniciata. Il costo di una parte della carrozzeria verniciata è molto più alto del pezzo stesso. Pertanto, una cassa in acciaio inossidabile può essere più economica di una arrugginita e durerà quasi per sempre. Basta sostituire le boccole e i giunti in gomma usurati del veicolo e non sarà necessario acquistare un'auto nuova. Quando è opportuno, si può persino sostituire il motore con qualcosa di più efficiente o addirittura elettrico. Nessuno spreco, nessun inutile impatto ambientale nella costruzione di auto nuove o nella gestione di quelle vecchie. Ma per qualche motivo, questo metodo ecologico non è affatto nelle liste di ecologisti e produttori.
Alla fine degli anni '70, nelle Filippine, gli artigiani realizzarono a mano nuove parti in acciaio inossidabile per la carrozzeria dei Jeepney. Originariamente, venivano costruite con jeep rimaste dalla Seconda Guerra Mondiale e dalla Guerra di Corea, ma intorno al 1978 furono tutte tagliate perché la parte posteriore poteva essere allungata per ospitare più persone. Quindi dovettero costruirne di nuove da zero e utilizzare l'acciaio inossidabile per evitare che la carrozzeria arrugginisse. Su un'isola circondata da acqua salata, questo è un bene.
La lamiera di acciaio inossidabile non ha un materiale equivalente all'acciaio HiTen. Questo è fondamentale per la sicurezza, ricordate i primi test EuroNCAP su auto cinesi che non utilizzavano questo tipo di acciaio speciale. Per componenti complessi, niente batte la ghisa GS: economica, con elevate proprietà di fusione e resistenza alla ruggine. Il chiodo finale nella bara è il prezzo. L'acciaio inossidabile è davvero costoso. Usano l'esempio di un'auto sportiva per una buona ragione, dove il costo non conta, ma per VW certamente no.
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