, .

CAD / CAM / CAE - софтуерни решения и технологии.

.

АБОНИРАЙТЕ СЕ

Бюлетин

Абонамент за е-бюлетин




Анкета

Как да изглежда форума в частта, касаеща софтуера?
1. Да се раздели по категории - CAD, CAM, CAE
2. Да не се променя
3. Друго - отправете предложения

Правилата за производствено конструиране са променят.

Bookmark and Share

 

Правилата за производствено конструиране са променят


EOS технологията за лазерно синтероване помага на все по-голям брой производители да обогатят опита си в нови сфери.

 
Anthony J. Lockwood

 

 

 
Фигура 1: Лазерно синтерованата Dahlia стена се базира на поредицата на Фибоначи, което би било почти невъзможно да се прави по други начини.


Технологията на лазерно синтероване естествено променя вашия бизнес. Тя поставя конструирането в позиция, която дава възможност да си представим, да направим прототип и да произведем детайли със сложна геометрия, не подлежащи на предварителна обработка, поради механични ограничения, извънредно високи разходи или и двете. Допълнителното пластмасово или метално лазерно синтеровъчно производство подпомага съществуващите производства чрез разширяване на опита си в нови области - като функционално конструиране, консолидация на детайлите и персонализиране на големи обеми - като едновременно се компресират циклите на процеса.
И така, без значение каква е сферата на промишлеността (аерокосмическа, за потребителски стоки или дори изкуства), диференциацията е ключът към приемането на пазара. И все пак диференциацията на продуктите винаги е била подчинена на правилата за проектиране на производствения процес. Това е присъщо за характера на допълнителното лазерно синтеровъчното машинно производство, трябва обаче, да се променят правилата за конструиране и производство.


Иновации отдолу до горе и отвътре навън


Една система като EOSINT М 270 за пряко метал-лазерно синтероване - DMLS (direct metal laser sintering)  или P 730 за пластмасово лазерно синтероване от ЕОС се базира на изграждането на слоеве и натрупването им отдолу нагоре и отвътре навън. Така можете да освободите време за проектиране, за да се изгради всяка функция на детайла, независимо какви вътрешни или външни комплексни геометрии са необходими, за да се постигне целта. Нещо повече, можете да се запознаете с иновативни проекти, които не само отговарят на нуждите на клиентите, но диференцират продуктите над очакванията на клиентите.

Съдейки по онлайн галерията, Freedom of Creation (FOC) изглежда не познават това, което може да надвиши очакванията. Разположен в Амстердам, FOC е специализиран в проектиране и проучвания на бързото производство. Заедно с производствения си партньор Sintertechnik FKM, водеща агенция за PR услуги в Европа, FOC се занимава с всичко от модни и интериорни аксесоари за дома до текстил и осветителни системи, всички основани на производствените техники за лазерно синтероване.
За Dahlia FOC, например, ще бъде кошмар да се произведе и един детайл, използвайки традиционни методи (вж. Фигура 1 по-горе). При конструирането се използва елементарната математика, за да се създаде 3D форма, така че, когато се гледа отпред, изглежда като морски таралеж. С изключение на монтажните винтове и лампата, Dahlia, e направена изцяло от бял лазерен синтерован полиамид, специално обработен, за да предпазва от замърсяване, с размери 12,5 инча широчина, 6,3 инча дълбочина и тегло само 1,4 кг. 
 


Фигура 2: Paramount PDS прави тези въздушни пространства за един от самолетните производители извън PA 2210 FR, негорима пластмаса за лазерно синтероване. Снимка, предоставена от Paramount.

 
Конструкторската свобода позволява също доближаване до технологиите по неочакван начин. Пример за това е AI Light от Лондонския дизайнер Асса Ashuach със съдействието на Complex Matters, конструкторска и инженерингова фирма с опит в областта на софтуера. Обединяваща мехатрониката и изкуствения интелект (artificial intelligence - AI), AI Light си взаимодейства с околната среда, променя формата си в резултат на движения, звуци и светлина. С изключение на сензорите и електрониката, AI Light е една лазерно-синтерована единица.


Разбира се, нарастващите очаквания от диференциацията не касаят потребителските стоки и изкуството. Paramount PDS се диференцира с помощта на PA 2210 FR – устойчив на горене полиамид от EOS – за да произведе компоненти за военновъздушните сили. PA 2210 FR превъзхожда петте алтернативни материала по FAR 25,853 спецификациите и UL 94 V-0 (устойчивост на въздухоплавателните средства при горене, дим и токсичност) тестовете в независима лаборатория. Така клиентите на Paramount, производител на луксозни самолети, разполагат с качествено лазерно ситнероване.
Според говорителя на Paramount, лазерното спичане освобождава инженерите, за да конструират компоненти със сложни форми и функции за въздухоплавателните средства (вж. Фигура 2, ляво). Материалът сега се използва в повече от дузина лазерно синтеровани самолетни компоненти, всеки, от които е предназначен за бързо производство и не са използвани традиционните методи. Допълнителна полза е, че лазерното синтероване с PA 2210 FR позволява на клиентите на Paramount да намалят времето за производство и да елиминират разходите за инструментална екипировка. 

 

 

Фигура 3.


Този акцент върху функциите открива нови възможности за създаване на прототипи, персонализиране и поръчка на резервни части, тъй като чрез лазерното синтероване може да се постигнат сложни геометрии, от горивни системи до зъбни протези, с оптимизирани свойства и поведение (вж. фигура 3, горе). Steve Ettelson, генерален директор на Vaupell Rapid Solutions в Hudson, NH, вижда, че лазерното синтероване играе тази роля при леенето на малки сърцевини. "Правим много космически и медицински устройства", казва Ettelson. "Практически няма начин за прототипиране на тези продукти. FOS ни дава тази възможност."

 
Няколко страхотни атрибута


Вероятно най-малко оповестяваното средство на директното метал-лазерно синтероване е способността му да оптимизира и да намали цикъла на охлаждане чрез създаване на форми с интегрирани охлаждащи канали. По принцип, лазерното синтероване може да превърне матрицата в hot runner. 
 


Фигура 4.

 

Като цяло, оптимизиране на охлаждането означава да използвате Abaqus в опитите си да анализирате къде точно да пробиете правоъгълни отвори във вашата матрица, за да се гарантира, че охлаждащата течност циркулира възможно най-близо до горещите точки, запазвайки термичния трансфер от кухината, материала и матрицата към охлаждащата течност. Лазерното синтероване, обаче, ви позволява да проектирате форми със съответните вградени охлаждащи канали, които могат да бъдат изпъкнали, спираловидни или оформени по такъв начин, че да оптимизират охлаждането (вж. Фигура 4, дясно).
Можете дори да интегрирате локализираните охлаждащи канали с инструментите. Така например, поне един производител произвежда корпуси на водни помпи с вградени охлаждащи канали, използвайки MaragingSteel MS1 на FOS, висококачествена легирана стомана 300.
Друго предимство на лазерното синтероване е, че може да се изработят детайли с голяма прецизност с много тънки стени, но с относително малка маса, а това е твърде неефективно икономически, отнема много време или почти е невъзможно да се обработи по традиционния начин. Такива тънки стени също предоставят възможност  за оптимизиране на съдържанието с най-малко количество материал (виж фигура 5, страница 19).


По-малко и по-качествени детайли


Лазерното синтероване ви дава възможност да се фокусирате върху връзките в конструкцията и функциите, отколкото да фокусирате конструкторските си усилия върху толерансите, триенето, скрепителните елементи и т.н. между отделните детайли. Тази конструкторска свобода позволява да се консолидират детайлите при изграждане на възли, които са по-сложни, имат по-малко подвижни или статични детайли. Това води до изграждане на по-стабилни и по-високо качествени конструкции, като по този начин се намалява нуждата от ремонт и поддръжка, а следователно разходите.


Свободата за съчетаване на конструкцията със способността за изграждане на единичен детайл от всеки ценово ефективен случай  означава, че технологията на лазерно спичане също спомага за опростяването на производството и прави процесите рутинни. Например, Andreas Hettich, производител на центрофуги, които разделят кръвните компоненти, използват P EOS 380 система за пластмасово лазерно синтероване, за да решат текущите проблеми при работата на здравната лаборатория – банките с кръвта са с различни размери и идват от целия свят.

Един размер, който да става за всички кутии за центрофуги и да събира тези торбички, изисква сериозни усилия от страна на Hettich, а да се направят описи на всички възможни варианти е непрактично. Лазерното синтероване позволява на Hettich да преосмисли центрофугите си, започвайки от самото конструиране, през инструментална екипировка и монтажа. Консолидацията на детайлите позволява на конструкторите да интегрират кутията, контейнера за капки и да ги съберат в едно, което елиминира нуждата от множество инструменти, необходими за свързване на всяка част. Може би по-важното е, че Hettich вече има възможност да произведе различни версии на новата оптимизирана кутия за центрофуги, с цел да задоволи постоянно променящите се изисквания на клиентите.

 

 

Фигура 5: Тази тръба с двойни стени и широк вход е направена с EOS M 270 DMLSmachine с точност до 0,1 мм. Снимка Materials Solutions.


Назад към корените


Функционалното конструиране, консолидацията на детайли и охлаждането ще спестят време при процесите надолу по веригата, но да се определят в точни цифри колко ще са спестените средства е трудно, тъй като всичко зависи от конкретната ситуация. Все пак, е редно да се каже, че от времето за инженеринг и производство се пести най-много. Когато го попитали за икономиите, Gregg Morris от Morris Technologies, виден поддръжник на лазерното синтероване, цитира пример за матрица за дръжка, над която е работил. Morris изчислява, че за дръжката за инструмент с един отвор (изисква 5,000 действия), ще са нужни 14 дни от проектирането до окончателната обработка. С лазерно синтероване той го е направил за 8 дни – това спестява 43% от времето.


Нищо от това не означава обаче, че трябва да изхвърлите старите си машини. За по-прости детайли все още най-добре е да се използват традиционните методи, така и двете технологии могат да работят в хармония, например, можете да обработвате машинна кухина и да вмъкнете лазерно синтеровано ядро със сложна геометрия. Когато сте изправени пред избор между двете, лазерно синтероване трябва да се разглежда като надеждна алтернатива на множеството настройки на машината, седмици на конструиране или прекалено ниски обеми, за да оправдаят разходите.
Лазерното синтероване връща инженерното конструиране към корените му, като дава възможност за проектиране на сложни детайли, които да извършват нужните функции, вместо да се губи време за справяне с физическите ограничения на машини, които не са предназначени за този тип производство. Лазерното синтероване променя правилата за конструиране и производство като дава възможност да се конструират и направят почти всякакви форми, което прави диференциацията на продуктите – и функциите им – подчинени на способността Ви да въвеждате иновации.