Используя инструменты программного обеспечения 3D Spark, команда проанализировала различные факторы, влияющие на производственные затраты. Некоторые из них специфичны для отдельных деталей, другие — для технологических процессов. Например, ориентация деталей для минимизации опор и максимизации рабочей поверхности.
Имитируя силы, действующие в шарнире, эти инструменты позволяют удалять материал, оказывающий незначительное воздействие. Это приводит к снижению веса на 35%. Меньшее количество материала также означает более быстрое время печати, что еще больше снижает затраты.
Честно говоря, то, что они делают, не должно быть чем-то новым для тех, кто занимается 3D-печатью. Разумное расположение детали вполне логично. Мы видели, как удаляются отходы при 3D-печати и традиционном производстве. Самое интересное — это использование инструментов, которые помогают автоматизировать эту оптимизацию. Мы не знаем, сколько будет стоить это программное обеспечение, и предполагаем, что оно не предназначено для рынка любительской 3D-печати. ​​Но, размышляя о том, что можно сделать, мы подозреваем, что с некоторой смазкой коленей и моделированием в доступном программном обеспечении можно получить аналогичные результаты.
Теоретически, любой инструмент, способный выполнять анализ методом конечных элементов, должен уметь определять материал, который необходимо удалить. Мы заметили, что автопроизводители используют 3D-печать.
«Имитируя силы в шарнире, эти инструменты могут удалять материал, который не оказывает существенного воздействия. Я не инженер, но, прочитав это, подумал о методе конечных элементов. Затем я увидел вас в предпоследнем предложении. Вы упомянули об этом. Конечно, автопроизводители уже это делают. Как мы это сравниваем? Обеспечивает ли эта модель силу как в аварийной ситуации, так и при обычном использовании?»
Каждый край, впадина и скругление требуют времени работы на станке и износа инструмента. Может потребоваться дополнительная смена инструмента, а при работе с другой поверхностью детали, возможно, потребуется обработать и заново соединить, чтобы расположить их таким образом, чтобы можно было сформировать несколько углублений – если, конечно, есть возможность использовать подходящий инструмент со всех сторон.
Думаю, для того чтобы повернуть деталь под оптимальным углом, можно использовать станок с большим количеством степеней свободы… Но какой ценой?
3D-печать обычно не имеет подобных ограничений по форме, что позволяет создавать как сложные, так и простые детали.
С другой стороны, преимуществом традиционной обработки материалов методом вычитания является то, что материал, как правило, изотропен, одинаково прочен в любом направлении, и, поскольку отсутствуют внутренние плоские поверхности, не нужно беспокоиться о плохом сцеплении из-за плохого спекания. Также возможно использование прокатного стана (недорогой этап) для придания ему хорошей зернистой структуры.
Все методы 3D-печати имеют ограничения по форме. Даже некоторые аспекты SLM. Как вы можете подумать, изотропная природа SLM на самом деле не имеет значения. Используемые ежедневно машины и процессы обеспечивают очень стабильные результаты.
Однако ценообразование — это совсем другая история. В аэрокосмической отрасли 3D-печать с трудом может быть по-настоящему конкурентоспособной.
Я бы сказал, что аэрокосмическая отрасль — одна из немногих областей, где затраты на 3D-печать металлом оправданы. Первоначальные производственные затраты составляют ничтожную долю от стоимости аэрокосмической продукции, а вес настолько важен, что легко найти ему применение. По сравнению с заоблачными затратами на контроль качества композитных деталей, квалифицированный процесс печати и проверка критических размеров могут обеспечить реальную экономию средств и вдохнуть новую жизнь в отрасль.
Самый очевидный пример — всё, что сегодня печатается в ракетных двигателях. Можно устранить множество проблемных мест в сложных трубопроводах, одновременно уменьшая потери в обратной линии и вес. Кажется, некоторые сопла двигателей печатаются на 3D-принтере (возможно, Superdraco?). Смутно помню новости о каком-то металлическом кронштейне, напечатанном на 3D-принтере, на самолётах Boeing.
В таких изделиях, как новые средства радиоэлектронной борьбы ВМС и другие новинки, может использоваться множество кронштейнов, изготовленных методом 3D-печати. ​​Преимущество деталей, оптимизированных по топологии, заключается в том, что анализ прочности интегрирован в процесс проектирования, а анализ усталости напрямую с ним связан.
Однако пройдет еще немало времени, прежде чем такие технологии, как DMLS, действительно получат широкое распространение в автомобильной и производственной отраслях. Вес имеет гораздо меньшее значение.
Одно из применений, где это хорошо работает, — гидравлические/пневматические коллекторы. Возможность изготовления изогнутых каналов и полостей для термоусадочной пленки очень полезна. Кроме того, для целей сертификации все равно необходимо проводить 100% испытание на прочность, поэтому большой запас прочности не требуется (нагрузка и так довольно высока).
Проблема в том, что многие компании хвастаются наличием SLM-принтера, но мало кто знает, как им пользоваться. Эти принтеры используются только для быстрого прототипирования и большую часть времени простаивают. Поскольку это всё ещё считается новой областью, ожидается, что принтеры будут быстро обесцениваться и должны быть списаны в течение 5 лет. Это означает, что, хотя фактическая стоимость может быть очень низкой, получить достойную цену за производственный заказ крайне сложно.
Кроме того, качество печати зависит от теплопроводности материала, а это значит, что алюминий склонен к образованию шероховатости поверхности, которая может привести к неприятным последствиям усталости (хотя коллектору это и не нужно, если вы проектируете его с учетом этого). Также, хотя TiAlV6 отлично печатается и обладает лучшими прочностными свойствами, чем базовый сплав 5, алюминий в основном доступен в виде AlSi10Mg, который не является самым прочным сплавом. T6, хотя и подходит для литья из того же материала, не подходит для деталей, изготовленных методом селективного лазерного спекания (SLM). Scalmaloy — отличный материал, но его сложно лицензировать, немногие его предлагают; также можно использовать титан с более тонкими стенками.
Большинству компаний также требуется целое состояние, 20 образцов и ваш первый ребенок, чтобы обработать напечатанную деталь. Хотя функционально это практически то же самое, что и механически отлитые детали, на изготовление которых годами уходили огромные деньги, они считают напечатанные детали волшебством, а клиенты думают, что у них много денег. Кроме того, компании, сертифицированные по стандарту AS9100, как правило, не испытывают недостатка в заказах, получают удовольствие от своей работы, знают, что могут на этом заработать, и при этом не рискуют быть обвиненными в авиакатастрофе.
Да, аэрокосмическая отрасль может извлечь выгоду из деталей, изготовленных методом селективного лазерного спекания (SLM), и некоторые из них действительно это делают, но особенности отрасли и компаний, предоставляющих эту услугу, застряли в 70-х годах, что несколько усложняет ситуацию. Единственное реальное развитие – это двигатели, где печатные топливные форсунки стали обычным явлением. Для нас лично борьба за поставки с ASML – это сложная задача.
Выхлопная труба для 3D-печати из нержавеющей стали P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
К другим факторам, влияющим на стоимость обработки, относятся потери охлаждающей жидкости из-за сколов и испарения. Кроме того, необходимо обрабатывать стружку. Любое уменьшение количества стружки в массовом производстве может привести к существенной экономии.
Это часто называют топологическим проектированием, и, как вы можете догадаться, это еще один уровень анализа, помимо метода конечных элементов (МКЭ). Он получил широкое распространение лишь в последние несколько лет, по мере того как инструменты стали более доступными.
Всякий раз, когда вы видите название Fraunhofer, это означает, что оно запатентовано, и сообществу энтузиастов будет запрещено использовать его в течение очень долгого времени.
Иными словами: мы изобрели новый способ гарантировать замену вашего автомобиля сразу после истечения гарантийного срока.
Я не вижу связи между более лёгкими дверными петлями и злым заговором, из-за которого вы выбрасываете всю машину на помойку?
Анализ ресурса усталости — это одно; если же оптимизировать только прочность материала, в итоге получится деталь, которая не будет работать.
Даже если его специально сделали таким ослабленным, он не износится вскоре после окончания гарантии, это всего лишь петля, но она новая, и вряд ли вам придется выбрасывать всю машину… В течение срока службы автомобиля потребуется замена, потому что в целом он еще в хорошем состоянии, но эта дешевая/легко заменяемая деталь изнашивается – в этом нет ничего нового…
На практике, чтобы гарантировать соответствие стандартам безопасности и т.д., его, как и большинство автомобильных каркасов/кузовов/сидений, вероятно, все равно подвергают значительной модернизации из-за нагрузок, которым он будет подвергаться при нормальной эксплуатации. . в точке продажи, если иное не требуется законом в вашем регионе.
«Это всего лишь шарнир», но это также пример проектирования детали для определенного срока службы. Если применить это к остальной части вашего автомобиля, то со временем он превратится в развалюху.
Скандал возник из-за частой защиты ими патентов (насколько я понимаю, речь идёт о MP3!).
Вся экономика США построена на таком «чипе». По некоторым меркам это работает :-/.
Институт Фраунгофера провел огромную научную работу. Не только прикладные, но и фундаментальные исследования. Все это требует финансовых затрат. Если вы хотите заниматься этим без патентов и лицензий, вам необходимо выделять больше государственного финансирования. При наличии лицензий и патентов часть затрат несут и страны, которые также получают выгоду от этих технологий. Кроме того, все эти исследования очень важны для поддержания конкурентоспособности отрасли.
Согласно их веб-сайту, часть вашего налога составляет около 30% (Grundfinanzierung), остальная часть также поступает из источников, доступных другим компаниям. Доходы от патентов, вероятно, составляют часть этих 70%, поэтому, если вы не учтете это, либо разработка будет меньше, либо налоги будут выше.
По какой-то неизвестной причине нержавеющая сталь запрещена и непопулярна для использования в кузовных, двигательных, трансмиссионных и подвесных компонентах. Нержавеющую сталь можно найти только в некоторых дорогих выхлопных трубах, это будет некачественная мартенситная сталь AISI 410. Если вы хотите хорошую, долговечную выхлопную систему, вам придется самостоятельно изготовить что-то подобное из стали AISI 304/316.
Таким образом, все отверстия в таких деталях со временем забьются влажной землей, и детали начнут очень быстро ржаветь. Поскольку деталь рассчитана на минимально возможный вес, любая ржавчина немедленно сделает ее слишком слабой для выполнения своей задачи. Вам повезет, если это будет всего лишь дверная петля или какая-нибудь менее важная внутренняя распорка или рычаг. Если же речь идет о деталях подвески, трансмиссии или чем-то подобном, у вас большие проблемы.
P.S.: Кто-нибудь знает автомобиль из нержавеющей стали, который подвергался воздействию влаги, противогололедных средств и грязи, и большая часть его кузова осталась бы неповрежденной? Все рычаги подвески, корпуса вентиляторов радиатора и т.д. можно купить по любой цене. Я знаю про DeLorean, но, к сожалению, у него только внешние панели из нержавеющей стали, а не вся конструкция кузова и другие важные детали.
Я бы заплатил больше за автомобиль с кузовом/рамой/подвеской/выхлопной системой из нержавеющей стали, но это означает ценовой недостаток. Материал не только дороже, но и сложнее поддается формовке и сварке. Сомневаюсь, что использование блоков и головок цилиндров из нержавеющей стали имеет смысл.
Это также очень сложно. По современным стандартам экономии топлива, нержавеющая сталь не дает никаких преимуществ. Потребуются десятилетия, чтобы компенсировать углеродные издержки автомобиля, изготовленного преимущественно из нержавеющей стали, и вернуть ему преимущества в плане долговечности материала.
Почему вы так думаете? Нержавеющая сталь имеет ту же плотность, но немного прочнее (AISI 304 – 8000 кг/м³ и 500 МПа, 945 – 7900-8100 кг/м³ и 450 МПа). При одинаковой толщине листа кузов из нержавеющей стали весит столько же, сколько и кузов из обычной стали. И их не нужно красить, поэтому не требуется дополнительная грунтовка/краска/лак.
Да, некоторые автомобили изготавливаются из алюминия или даже титана, поэтому они легче, но в основном это автомобили премиум-класса, и покупатели без проблем приобретают новые машины каждый год. Кроме того, алюминий ржавеет, в некоторых случаях даже быстрее, чем сталь.
Нержавеющая сталь ни в коем случае не сложнее поддается формовке и сварке. Это один из самых простых в сварке материалов, и благодаря своей большей пластичности, чем у обычной стали, из нее можно изготавливать более сложные формы. Обратите внимание на кастрюли, раковины и другие штампованные детали из нержавеющей стали, которые широко доступны. Большая раковина из нержавеющей стали AISI 304 стоит намного дешевле и имеет более сложную форму, чем любое переднее крыло, отштампованное из этой некачественной стальной фольги. Вы можете легко изготавливать детали кузова из высококачественной нержавеющей стали на обычных формах, и формы прослужат дольше. В Советском Союзе некоторые работники автомобильных заводов иногда изготавливали детали кузова из нержавеющей стали на заводском оборудовании для замены своих автомобилей. Вы все еще можете найти старую «Волгу» (ГАЗ-24) с днищем, багажником или крыльями из нержавеющей стали. Но это стало невозможно после распада Советского Союза. Не знаю почему и как, и теперь никто не согласится зарабатывать на этом деньги. Я также не слышал о том, чтобы детали кузова из нержавеющей стали производились на западных или заводах стран третьего мира. Всё, что я смог найти, это джип из нержавеющей стали, но, насколько я помню, панели из нержавеющей стали изготавливались вручную, а не на заводе. Есть также история о том, как поклонники WV Golf Mk2 пытались заказать партию крыльев из нержавеющей стали у производителей запчастей, таких как Klokkerholm, которые обычно делают их из обычной стали. Все эти производители немедленно и грубо прерывали любые разговоры на эту тему, даже не обсуждая цену. Так что вы не можете заказать ничего за какие-либо деньги в этом районе, даже оптом.
Согласен, поэтому я и не упомянул двигатель в списке. Ржавчина определенно не является главной проблемой двигателя.
Да, нержавеющая сталь дороже, но корпус из нержавеющей стали вообще не нужно красить. Стоимость окрашенной детали кузова намного выше, чем стоимость самой детали. Таким образом, корпус из нержавеющей стали может быть дешевле ржавого и прослужит практически вечно. Просто замените изношенные резиновые втулки и шарниры на вашем автомобиле, и вам не придется покупать новую машину. При необходимости вы даже можете заменить двигатель на более эффективный или даже электрический. Никаких отходов, никакого ненужного воздействия на окружающую среду при производстве новых автомобилей или эксплуатации старых. Но почему-то этот экологичный метод совсем не входит в списки приоритетов экологов и производителей.
В конце 1970-х годов филиппинские мастера вручную изготавливали новые детали кузова из нержавеющей стали для джипни. Первоначально их строили из джипов, оставшихся со времен Второй мировой войны и Корейской войны, но примерно в 1978 году все они были срезаны, потому что заднюю часть можно было удлинить, чтобы вместить много пассажиров. Поэтому пришлось строить новые с нуля, используя нержавеющую сталь, чтобы предотвратить ржавление кузова. На острове, окруженном соленой водой, это очень удобно.
Листовая нержавеющая сталь не имеет аналогов среди высокопрочной стали HiTen. Это критически важно для безопасности, вспомните первые краш-тесты EuroNCAP китайских автомобилей, в которых не использовалась эта специальная сталь. Для сложных деталей ничто не сравнится с чугуном GS: он недорогой, обладает высокими литейными свойствами и устойчивостью к коррозии. Последний гвоздь в гроб — это цена. Нержавеющая сталь действительно дорогая. Пример со спортивным автомобилем приводят не просто так, ведь там стоимость не имеет значения, но для Volkswagen это совсем не так.
Используя наш веб-сайт и услуги, вы прямо соглашаетесь на размещение файлов cookie, обеспечивающих производительность, функциональность и рекламу. Узнать больше