Met behulp van de tools van de 3D Spark-software analyseerde het team verschillende factoren die de productiekosten beïnvloeden. Sommige hiervan zijn specifiek voor onderdelen, terwijl andere specifiek zijn voor processen. Bijvoorbeeld: oriëntatie van onderdelen om de ondersteuning te minimaliseren en de bewerkbare oppervlakken te maximaliseren.
Door krachten op een scharnier te simuleren, kunnen deze gereedschappen materiaal verwijderen dat weinig effect heeft. Dit resulteert in een gewichtsverlies van 35%. Minder materiaal betekent ook snellere printtijden, wat de kosten verder verlaagt.
Eerlijk gezegd zou wat ze doen niet nieuw moeten zijn voor iedereen die betrokken is bij 3D-printen. Het is logisch om het onderdeel op een redelijke manier te ordenen. We hebben gezien dat afvalmateriaal wordt verwijderd bij 3D-printen en traditionele productie. Het meest interessante is om tools te gebruiken die deze optimalisatie helpen automatiseren. We weten niet hoeveel de software gaat kosten en we vermoeden dat deze niet gericht is op de hobbymatige 3D-printmarkt. Maar als we ons afvragen wat er mogelijk is, vermoeden we dat je met wat kniesmering en modellering in de beschikbare software vergelijkbare resultaten kunt behalen.
In theorie zou elk hulpmiddel dat eindige-elementenanalyse kan uitvoeren, het te verwijderen materiaal moeten kunnen bepalen. We hebben gemerkt dat autofabrikanten 3D-printen gebruiken.
Door krachten bij het scharnier te simuleren, kunnen deze tools materiaal verwijderen dat geen significante impact heeft. Ik ben geen ingenieur, maar ik las dit en dacht aan eindige-elementenanalyse. Toen zag ik je in de voorlaatste zin. Ik noemde het. Natuurlijk doen autofabrikanten dat al. Vergelijken we hoe? Levert dit model zowel kracht in noodsituaties als bij normaal gebruik?
Elke rand, dal en fillet vereist machinetijd en gereedschapsslijtage. Extra gereedschapswisselingen kunnen nodig zijn, en bij het werken op een ander oppervlak moeten onderdelen mogelijk worden bewerkt en opnieuw worden bevestigd om ze in een positie te brengen die meerdere holtes mogelijk maakt – als ze rondom een ​​geschikt gereedschap kunnen hebben.
Ik denk dat je een machine met meer vrijheidsgraden zou kunnen gebruiken om het onderdeel in de beste hoek te draaien... Maar tegen welke prijs?
Bij 3D-printen zijn er doorgaans geen vormbeperkingen, waardoor complexe onderdelen net zo eenvoudig te maken zijn als eenvoudige onderdelen.
Aan de andere kant is het voordeel van traditioneel subtractief bewerken dat het materiaal de neiging heeft om isotroop te zijn, het in elke richting even sterk is en, zonder interne vlakken, u zich geen zorgen hoeft te maken over slechte hechting door slechte sintering. Het is ook mogelijk om het materiaal door een wals te halen (een goedkope stap) om het een goede korrelstructuur te geven.
Alle 3D-printmethoden hebben vormbeperkingen. Zelfs onderdelen van SLM. Zoals je misschien denkt, doet de isotrope aard van SLM er niet echt toe. De machines en processen die dagelijks worden gebruikt, leveren zeer consistente resultaten.
De prijs zelf is echter een ander verhaal. In de lucht- en ruimtevaartindustrie is het moeilijk om echt concurrerend te zijn met 3D-printen.
Ik zou zeggen dat de lucht- en ruimtevaartindustrie een van de weinige sectoren is waar de kosten van 3D-metaalprinten gerechtvaardigd zijn. De initiële productiekosten bedragen slechts een fractie van de kosten van een lucht- en ruimtevaartproduct, en gewicht is zo belangrijk dat er gemakkelijk een toepassing voor te vinden is. Vergeleken met de torenhoge kosten van kwaliteitsborging voor composietonderdelen, kunnen een vakkundig printproces en een kritische maatvoeringinspectie een echte kostenbesparing en een verademing opleveren.
Het meest voor de hand liggende voorbeeld is alles wat tegenwoordig in raketmotoren wordt geprint. Je kunt veel punten van onvoldoende kwaliteit in complexe pijpleidingen elimineren en tegelijkertijd de verliezen en het gewicht in de retourleiding verminderen. Ik meen dat sommige motorsproeiers 3D-geprint zijn (superdraco misschien?). Ik kan me vaag herinneren dat er een soort geprinte metalen beugel op Boeing-vliegtuigen zat.
Producten zoals de nieuwe jammers van de marine en andere nieuwe ontwikkelingen kunnen veel 3D-geprinte beugels hebben. Het voordeel van topologie-geoptimaliseerde onderdelen is dat de sterkteanalyse geïntegreerd is in het ontwerpproces en de vermoeiingsanalyse er direct aan gekoppeld is.
Het zal echter nog wel even duren voordat dingen zoals DMLS echt aanslaan in de auto-industrie en de maakindustrie. Gewicht speelt daarbij veel minder een rol.
Een toepassing waar het goed werkt, is in hydraulische/pneumatische verdeelstukken. De mogelijkheid om gebogen kanalen en holtes te maken voor krimpfolie is erg handig. Bovendien moet je voor certificering nog steeds een 100% stresstest uitvoeren, dus je hebt geen grote veiligheidsfactor nodig (de stress is sowieso al vrij hoog).
Het probleem is dat veel bedrijven opscheppen over een SLM-printer, maar weinigen weten hoe ze die moeten gebruiken. Deze printers worden alleen gebruikt voor rapid prototyping en staan ​​meestal stil. Omdat dit nog steeds als een nieuw gebied wordt beschouwd, wordt verwacht dat de printers snel in waarde zullen dalen en binnen vijf jaar gesloopt moeten worden. Dit betekent dat, hoewel de werkelijke kosten misschien erg laag zijn, het erg moeilijk is om een ​​fatsoenlijke prijs te krijgen voor een productieklus.
De printkwaliteit is bovendien afhankelijk van de thermische geleidbaarheid van het materiaal. Dit betekent dat aluminium de neiging heeft om oppervlakteruwheid te creëren die kan leiden tot vervelende vermoeiingseigenschappen (niet dat een verdeelstuk die nodig heeft als je daarop ontwerpt). Hoewel TiAlV6 uitstekend print en betere sterkte-eigenschappen heeft dan basiskwaliteit 5, is aluminium meestal verkrijgbaar als AlSi10Mg, wat niet de sterkste legering is. T6, hoewel geschikt voor gietstukken van hetzelfde materiaal, is niet geschikt voor SLM-onderdelen. Scalmaloy is wederom geweldig, maar moeilijk te licenseren; weinigen bieden het aan. Je kunt Ti ook met dunnere wanden gebruiken.
De meeste bedrijven hebben ook een rib uit je lijf, 20 monsters en je eerste kind nodig om het geprinte onderdeel te verwerken. Hoewel het functioneel gezien in wezen hetzelfde is als de machinaal bewerkte gietstukken waar jarenlang ezels en centen voor nodig waren, denken ze dat de geprinte onderdelen magie zijn en denken klanten dat ze over een flinke portemonnee beschikken. Bovendien hebben AS9100-gecertificeerde bedrijven over het algemeen geen gebrek aan opdrachten en doen ze graag wat ze al lange tijd doen. Ze weten dat ze er geld mee kunnen verdienen, zonder beschuldigd te worden van een vliegtuigongeluk.
Dus ja: de lucht- en ruimtevaartindustrie kan profiteren van SLM-onderdelen, en sommige doen dat ook, maar de eigenaardigheden van de industrie en de bedrijven die de service leveren, blijven steken in de jaren 70, wat de zaken wat lastiger maakt. De enige echte ontwikkeling is de motor, waar geprinte brandstofinjectoren gemeengoed zijn geworden. Voor ons persoonlijk is de strijd om de levering van ASML een zware opgave.
Uitlaatpijp voor 3D-printen in roestvrij staal P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
Andere factoren die verband houden met de bewerkingskosten zijn het beheersen van koelmiddelverlies door afbrokkeling en verdamping. Bovendien moeten de spanen verwerkt worden. Elke spaanreductie bij massaproductie kan tot aanzienlijke besparingen leiden.
Dit wordt vaak topologieontwerp genoemd, en zoals je misschien al raadt, is het een extra analyseniveau bovenop FEA. Het is pas de laatste jaren echt populair geworden, nu de tools steeds toegankelijker worden.
Wanneer u de naam Fraunhofer tegenkomt, is deze gepatenteerd en zal het voor de makersgemeenschap voor zeer lange tijd verboden zijn deze naam te gebruiken.
Met andere woorden: we hebben een nieuwe manier bedacht om ervoor te zorgen dat u uw auto vervangen krijgt zodra de garantie afloopt.
Ik zie het verband niet tussen lichtere deurscharnieren en een duivels complot waardoor je je hele auto in de prullenbak gooit?
Het analyseren van de vermoeiingslevensduur is één ding; als je alleen de materiaalsterkte optimaliseert, eindig je met een onderdeel dat niet werkt.
Zelfs als ze het zo opzettelijk verzwakt hebben ontworpen, zal het niet snel verslijten na het einde van de garantie, het is slechts een scharnier, maar het is nieuw, en het is onwaarschijnlijk dat je de hele auto moet weggooien... er zal een vervangende auto zijn gedurende de levensduur van de auto, omdat deze over het algemeen nog steeds goed is, maar dat goedkope/makkelijke vervangende onderdeel is versleten - niets nieuws daaraan...
In de praktijk wordt het waarschijnlijk nog steeds flink aangepast om te voldoen aan de veiligheidsnormen, net als de meeste autoframes/carrosserieën/stoelen, vanwege de spanningen die het bij normaal gebruik te verduren krijgt. Tenzij de wet dit in uw regio vereist.
"Het is maar een scharnier", maar het is ook een voorbeeld van het ontwerpen van een onderdeel voor een specifiek leven. Wanneer je dit toepast op de rest van je auto, zal je auto na verloop van tijd in een rammelbak veranderen.
Het schandaal is het gevolg van hun veelvuldige (MP3, zie ik!) patentbescherming.
De hele Amerikaanse economie is gebouwd op zo'n 'chip'. Volgens sommige normen werkt het :-/.
Fraunhofer deed veel wetenschappelijk onderzoek. Niet alleen toegepast onderzoek, maar ook fundamenteel onderzoek. Dat kost allemaal geld. Als je het zonder patenten en licenties wilt doen, moet je ze meer overheidsfinanciering geven. Met licenties en patenten dragen mensen in andere landen ook een deel van de kosten, omdat zij ook profiteren van de technologie. Bovendien zijn al deze onderzoeken erg belangrijk voor het behoud van de concurrentiekracht van de industrie.
Volgens hun website bedraagt ​​een deel van je belasting ongeveer 30% (Grundfinanzierung), de rest komt ook uit bronnen die andere bedrijven ter beschikking staan. Patentinkomsten maken waarschijnlijk deel uit van die 70%, dus als je daar geen rekening mee houdt, zal er ofwel minder ontwikkeling zijn ofwel meer belasting.
Om een ​​of andere onbekende reden is roestvrij staal verboden en niet populair voor carrosserie-, motor-, transmissie- en ophangingsonderdelen. Roestvrij staal is alleen te vinden in sommige dure uitlaten, het is troep zoals martensitisch AISI 410. Als je een goede, duurzame uitlaat wilt, zul je zelf AISI 304/316 moeten gebruiken om zoiets te maken.
Dus alle gaten in dergelijke onderdelen raken uiteindelijk verstopt met natte aarde en de onderdelen beginnen snel te roesten. Omdat het onderdeel is ontworpen voor een zo laag mogelijk gewicht, zal roest het direct te zwak maken voor de klus. Je zou geluk hebben als dat onderdeel slechts een deurscharnier was, of een minder belangrijke interne beugel of hefboom. Als je ophangingsonderdelen, transmissieonderdelen of iets dergelijks hebt, zit je in de problemen.
PS: Weet iemand een roestvrijstalen auto die volledig is blootgesteld aan vocht, ijs en vuil, inclusief het grootste deel van de carrosserie? Alle draagarmen, radiatorventilatorbehuizingen, enz. zijn voor elke prijs te koop. Ik weet van de DeLorean, maar helaas heeft die alleen roestvrijstalen exterieurpanelen en niet de volledige carrosseriestructuur en andere belangrijke details.
Ik zou meer betalen voor een auto met een roestvrijstalen carrosserie/frame/ophanging/uitlaatsysteem, maar dat betekent een prijsnadeel. Het materiaal is niet alleen duurder, maar ook lastiger te vormen en te lassen. Ik betwijfel of motorblokken en koppen van roestvrij staal wel zinvol zijn.
Het is ook erg moeilijk. Volgens de huidige normen voor brandstofverbruik biedt roestvrij staal geen enkel voordeel. Het zal decennia duren om de CO2-uitstoot van een auto die grotendeels uit roestvrij staal bestaat, te compenseren en de duurzaamheidsvoordelen van het materiaal te behouden.
Waarom denk je dat? Roestvrij staal heeft dezelfde dichtheid, maar is iets sterker (AISI 304 – 8000 kg/m³ en 500 MPa, 945 – 7900-8100 kg/m³ en 450 MPa). Bij dezelfde plaatdikte heeft een roestvrijstalen body hetzelfde gewicht als een normale stalen body. En je hoeft ze niet te verven, dus geen extra primer/verf/lak.
Ja, sommige auto's zijn gemaakt van aluminium of zelfs titanium, waardoor ze lichter zijn, maar ze vallen meestal in het hogere marktsegment en kopers hebben er geen probleem mee om elk jaar een nieuwe auto te kopen. Bovendien roest aluminium ook, in sommige gevallen zelfs sneller dan staal.
Roestvrij staal is absoluut niet moeilijker te vormen en te lassen. Het is een van de gemakkelijkst te lassen materialen en dankzij de hogere ductiliteit dan gewoon staal kan het in complexere vormen worden gegoten. Kijk uit naar potten, spoelbakken en andere roestvrijstalen stansdelen die overal verkrijgbaar zijn. Een grote AISI 304 roestvrijstalen spoelbak kost veel minder en is complexer gevormd dan een voorspatbord dat uit die arme staalfolie is gestanst. Je kunt gemakkelijk carrosseriedelen vormen met hoogwaardig roestvrij staal in gewone mallen en de mallen gaan langer mee. In de Sovjet-Unie maakten mensen die in autofabrieken werkten soms roestvrijstalen carrosseriedelen op fabrieksapparatuur ter vervanging van hun auto's. Je kunt de oude Wolga (GAZ-24) nog steeds vinden met een bodem, kofferbak of spatborden van roestvrij staal. Maar dit werd onmogelijk na de val van de Sovjet-Unie. Ik weet niet waarom en hoe, en nu wil niemand er nog geld voor verdienen. Ik heb ook nog nooit gehoord dat roestvrijstalen carrosseriedelen in westerse of derdewereldfabrieken zijn gemaakt. Het enige wat ik kon vinden was een roestvrijstalen jeep, maar voor zover ik weet werden de roestvrijstalen panelen met de hand gereproduceerd, niet in de fabriek. Er gaat ook een verhaal rond over fans van de WV Golf Mk2 die een partij roestvrijstalen spatborden probeerden te bestellen bij aftermarketfabrikanten zoals Klokkerholm, die ze normaal gesproken van gewoon staal maken. Al deze fabrikanten kappen onmiddellijk en botweg elk gesprek over dit onderwerp af, zonder zelfs maar over de prijs te praten. Je kunt hier dus helemaal niets bestellen, zelfs niet in bulk.
Akkoord, daarom heb ik de motor niet in de lijst genoemd. Roest is zeker niet het grootste probleem van de motor.
Roestvrij staal is weliswaar duurder, maar de roestvrijstalen behuizing hoeft helemaal niet geverfd te worden. De kosten van een geverfd carrosseriedeel zijn veel hoger dan het onderdeel zelf. Een roestvrijstalen behuizing kan dus goedkoper zijn dan een roestige, en gaat bijna eeuwig mee. Vervang simpelweg de versleten rubberen bussen en koppelingen van uw auto en u hoeft geen nieuwe auto te kopen. Wanneer het zinvol is, kunt u zelfs de motor vervangen door een efficiëntere of zelfs elektrische auto. Geen verspilling, geen onnodige milieuvervuiling bij de bouw van nieuwe auto's of het gebruik van oude. Maar om de een of andere reden staat deze milieuvriendelijke methode helemaal niet op de lijstjes van ecologen en fabrikanten.
Eind jaren 70 maakten ambachtslieden in de Filipijnen met de hand nieuwe roestvrijstalen carrosseriedelen voor jeepneys. Oorspronkelijk werden ze gebouwd van jeeps die waren overgebleven uit de Tweede Wereldoorlog en de Koreaanse Oorlog, maar rond 1978 werden ze allemaal afgezaagd omdat de achterkant te lang was om plaats te bieden aan veel inzittenden. Ze moesten dus helemaal opnieuw bouwen en roestvrij staal gebruiken om roestvorming te voorkomen. Op een eiland omgeven door zout water is dit een goede zaak.
Roestvrijstalen plaat kent geen materiaal dat vergelijkbaar is met HiTen-staal. Dit is cruciaal voor de veiligheid; denk aan de eerste EuroNCAP-tests op Chinese auto's, waarbij dit type speciaal staal niet werd gebruikt. Voor complexe onderdelen is er niets beter dan GS-gietijzer: goedkoop, met uitstekende gieteigenschappen en roestbestendigheid. De laatste spijker in de doodskist is de prijs. Roestvrij staal is echt duur. Ze gebruiken niet voor niets het voorbeeld van een sportwagen, waar de kosten niet belangrijk zijn, maar voor VW is dat absoluut niet het geval.
Door gebruik te maken van onze website en diensten stemt u uitdrukkelijk in met het plaatsen van onze prestatie-, functionaliteits- en advertentiecookies. Meer informatie