Metal baskı yoluyla modüler otomasyon ekipmanı nasıl elde edilir?

1. Geometrik sınırları kırmak: Modüler tasarımın özgürlük devrimini açmak
Geleneksel otomasyon ekipmanı modülleri tasarlarken, işleme olasılığı dikkate alınmalıdır. Bu, akış kanalları, ısı yayılma yapıları ve bağlantı arayüzleri gibi önemli parçaların genellikle mekanik işlem sınırları üzerinde çalışması gerektiği anlamına gelir. Örneğin, hidrolik kapak gövdesinin çapraz delme akış kanalının birkaç parçadan bir araya getirilmesi gerekir. Bu sadece sızıntı olasılığını daha yüksek yapmakla kalmaz, aynı zamanda modülü daha küçük hale getirmeyi de zorlaştırır. Katman katmanı katkı katkı üretimi veyaMetal 3D baskı, tamamen bu darboğazı atlar:
Karmaşık akış kanallarının iyileştirilmesi
Geleneksel mekanik işleme, hidrolik modüllerde kavisli akış kanallarında düzgün geçişler yapmakta zorlanmaktadır. Öte yandan, metal 3D baskı biyomimetik köpekbalığı cilt akış kanalları veya düşük - direnç fraktal akış kanalları yapabilir. Örneğin, İtalyan şirketi AIDRO, SLM (seçici lazer eritme) teknolojisini kullanarak bir hidrolik kapak bloğunu yeniden tasarladı. Geleneksel dik açı akış kanalını, sıvı basınç kaybını%25, valf blok hacmini%30 oranında azaltan kavisli bir akış kanalı ile değiştirdiler ve dahili bir kafes yapısı boyunca şok emilimi ve gürültü azaltma.
Entegre bir arayüzün tasarımı
Modüler tasarımın en zor kısmı parçaların nasıl bağlanacağını bulmaktır. Metal 3D baskı, bir kerede multi - eksen akış kanallarını ve gömülü konektörleri yapmayı mümkün kılar. Örneğin, Almanya'daki Bosch Rexroth, 10 fonksiyonel parçayı (akış kanalları, sensör arayüzleri ve sızdırmazlık yüzeyleri dahil) tek parça halinde birleştiren bir 3D - baskılı hidrolik valf gövdesi üretti. Bu, sızıntıların% 60 oranında olabileceği yerlerin sayısını ve onu% 70 oranında bir araya getirmek için zamanını azaltır.
Topolojiyi optimize etmek için yapı
Metal 3D baskı, hem CFD (hesaplamalı akışkan dinamiği) hem de topoloji optimizasyon yöntemlerini kullanarak mekanik performans ihtiyaçlarını karşılayan en iyi malzeme dağılımını yapabilir. Örneğin, CGN için yapılan platin gücünün nükleer güç valf gövdesi, 15MPA'yı basınca dirençli ve% 28 daha hafif hale getiren değişken bir yoğunluk kafes yapısına sahiptir. Dahili akış kanalının yüzey pürüzlülüğü de tipik işleme prosedürlerinden daha üstündür.
2. Hafif ve yüksek mukavemet bir arada var olabilir, bu da modüler performansta ileriye doğru büyük bir adımdır.
Kullanılan enerji miktarı, ne kadar hızlı tepki verdiği ve ne kadar sürdüğü otomasyon ekipmanı modüllerinin ağırlığına yakından bağlıdır. Metal 3D baskı, "mukavemeti azaltmadan ağırlığı azaltmak" için malzeme gradyan dağılımı ve mikroyapı kontrolü kullanarak büyük bir adım atar.
Gradyan Malzemeleri Kullanma
Lazer gücünü veya tarama hızını değiştirerek aynı robot ortak modülünün farklı parçalarının performansını değiştirebilirsiniz. Örneğin, bir şirket sızdırmazlık yüzey alanında (45'ten daha büyük veya eşit veya 45'e eşit HRC) yüksek - güç taraması kullanan bir titanyum alloy robotik kol eklemi yaptı ve düşük -} güç taraması - yükü {{-}} taşıma alanında kalıntı gerilmesine taşıma alanına sahip. Bu, eklemin% 40 daha hafif ve% 20 daha uzun - kalıcı hale getirir.
Biyomimetik bir kafesin yapısı
Metal 3D baskı, doğal petek ve gözenekli kemik yapılarını kullanarak hafif ve güçlü kafes modülleri yapabilir. Örneğin, GE Havacılık, 650 derecelik yüksek bir sıcaklıkta 1200MPa verim mukavemetine sahip olan Inconel 718 alaşımlı türbin bıçakları yapmak için konsept lazer M2 ekipmanını kullanır. Bu, dahili gradyan kafes tasarımı nedeniyle mümkündür. Bıçaklar da% 35 daha hafiftir ve motorun% 5 daha az yakıt kullanmasına yardımcı olur.
Birden fazla malzeme ile baskı
Metal 3D baskı, birden fazla lazer kafası veya nozul kullanarak farklı malzemeler arasında gradyan geçişleri yapabilir. Örneğin, belirli bir otomobil şirketi tarafından yapılan hibrit bir modül, fren diskinin sürtünme yüzeyine ve ana gövdeye hafif alüminyum alaşımına sert alaşım (Stellite 6 gibi) yazdırır. Bu, fren diskini üç kat daha dayanıklı ve daha uzun - kalıcı hale getirir.
3. Fonksiyon entegrasyonu: "tek modül" den "Sistem Seviyesi Modülüne" gitmek
Geleneksel modüler tasarım birkaç parçayı bir araya getirmeye bağlıdır. Metal 3D baskı ise, mikrokanallar gibi yeni tasarımlar kullanarak ve sensörlerde - üreterek modülleri "pasif kanallardan" "aktif kontrol sistemlerine" geliştirir.
Mikrokanallar yapmak
Metal 3D baskı, ısı yayılma modülünde 0,3 mm'den daha az bir mikrokanal oluşturabilir. Örneğin, bir tıbbi ekipman şirketi, geleneksel işlemenin ±% 10 hatasından çok daha iyi olan ±% 2'lik bir doğruluk iyileştirme ile 0.5 mm mikrokanal yoluyla ilaçlar sağlayan 3D baskılı bir mikroakışkan çip üretti.
Yerleşik sensörler ve aktüatörler
Metal 3D baskı ile, sıcaklık sensörleri, basınç sensörleri veya mikro aktüatörler tam modüle inşa edilebilir. Örneğin, Siemens'in akıllı hidrolik valf modülü, gerçek - zaman - akışın döngü kontrolü elde etmek için valf gövdesi içinde piezoelektrik seramik aktüatörler kullanır. Reaksiyon süresi, tipik solenoid valflerden beş kat daha hızlı olan 10 milisaniye kadar kesilir.
Multi - fizik bağlantısının optimizasyonu
Metal 3D baskı, akışkan dinamikleri, termodinamik ve yapısal mekanik analizi kullanarak modüllerin birlikte daha iyi çalışmasını sağlayabilir. Örneğin Samson, valf geçişindeki basınç dağılımını ve aynı anda valf gövdesindeki termal stresi optimize etmek için ANSYS Workbench Platformunu kullandı. Bu, valf gövdesinin deformasyonunu, nükleer enerji derecesi için sızdırmazlık gereksinimlerini karşılayan 6MPa'lık bir basınçta 0.2 mm'den 0.05 mm'ye düşürdü.
4. "Aylık Gelişim" den "Haftalık Doğrulama" a geçerek hızlı yineleme yeteneği
Modülerleştirme Otomasyon ekipmanı, pazar talebindeki değişikliklere hızlı bir şekilde uyum sağlayabilmesi gerektiği anlamına gelir. Metal 3D baskı ise dijital üretim ve esnek üretim kullanarak geliştirme döngüsünü hızlandırıyor.
Kalıpsız şeyler yapmak
Geleneksel bir modül yapmak 3 ila 6 ay sürer, çünkü bir tasarım döngüsünden geçmeli, kalıbı yapmak, deneme üretimini ve değişiklikleri yapmak zorundadır. Metal 3D baskı için kalıplara ihtiyacınız yok; Doğrudan CAD modellerinden çalışan örnekler üretebilir. Örneğin, SpaceX'in oksitleyici valf gövdesi, yaklaşık 8 hafta içinde tasarımdan başlangıç ​​zemin testine gitti, bu da normal yöntemlerden% 70 daha hızlı.
Kaliteyi Çevrimiçi Kontrol Etme
Metal 3D baskı, kızılötesi kameralar veya eriyik havuzu izleme sistemleri kullanarak katmanlar arası sorunlar hakkında gerçek - zaman geri bildirimi verebilir. Örneğin, EOS M 400 - 4, titanyum alaşım valf gövdesinin ısı etkilenen bölgesinin (HAZ) boyutunu 0,5 mm'den 0,2 mm'ye düşüren dinamik lazer güç yönetimi teknolojisini kullanır, kalıntı stresi%40 azaltır ve bir kerelik baskının başarı oranını%95'e yükseltir.
Küçük partilerin ekonomisi
Metal 3D baskının maliyeti, yılda 5000'den daha az zamana ihtiyaç duyulan modüller için geleneksel işlemenin maliyetinden daha ucuzdur. Örneğin, paketleme ekipmanı yapan bir şirket, kalıp yazdırmak için platin BLT - S400'ü kullanır. Bu, her parçanın maliyetini CNC işlemeye kıyasla% 35 oranında azaltır ve envanter giderlerini% 60 oranında azaltan - talep üretimine izin verir.
5. Sektördeki eğilimler ve sorunlar: "Sistem Entegrasyonu" na "tek noktalı atılım"
Metal 3D baskı, prototipleri test etmekten modüler otomasyon ekipmanı sektöründe küçük - ölçek üretimine geçti, ancak yine de standardizasyon ve maliyetleri düşürme gibi şeylerle ilgili sorunları var.
Tam standartlaştırma sistemi
ISO/ASTM gibi uluslararası gruplar, 3D baskı modüllerini tasarlamak, yapmak ve test etmek için standartlar oluşturma sürecini hızlandırmaktadır. Örneğin ISO/ASTM 52900 standartları serisi, tüm malzeme performans veritabanlarını, proses parametre optimizasyonunu, - yıkıcı testleri ve diğer şeyleri içerir.
Üretim hatlarının akıllı entegrasyonu
Metal 3D baskı, otomatik toz işleme, çevrimiçi izleme ve makine öğrenme optimizasyonu gibi teknolojileri birleştirerek "Black Light Fabrikası" üretimine yaklaşıyor. Örneğin, EOS ve Siemens'in birlikte çalıştığı AM fabrika çözümü, ekipman kullanımının% 82'ye kadar çıktığını ve işgücü masraflarını yarıya indirdiğini gördü.
- işleme teknolojisinde yeni fikirler
3D baskı modüllerinde kaba yüzeyler ve artık stres ile ilgili sorunları çözmek için endüstri yeni ısı işlemi, işleme ve yüzey işlem yöntemleri üzerinde çalışıyor. Örneğin, belirli bir şirket, 3D baskılı valf gövdelerinin yüzeylerini 60HRC'nin daha sert ve üç kat daha dirençli hale getiren "Lazer Şok Güçlendirme+Düşük - Sıcaklık Nitriding" adlı kompozit bir işlem bulmuştur.