行業(yè)分析:增材制造如何讓眾領(lǐng)域受益無窮
“在汽車,航空飛機(jī),衛(wèi)星和無人航天器的生產(chǎn)中,這些生產(chǎn)的要求一直是不犧牲性能的優(yōu)化。因?yàn)椋@些工具與安全息息相關(guān)。通過增材制造的方式來實(shí)現(xiàn)零件的減重并不僅僅為了減少?zèng)]有必要浪費(fèi)的材料,更是為了減少能源的浪費(fèi)以及生產(chǎn)線上組裝的要求,并且?guī)砹诵阅艿奶岣摺!?/span>
“l(fā)ess is more”,少就是更多的道理誰都明白,說者容易做者難。輕量化的過程做起來是一個(gè)富有挑戰(zhàn)的過程,步驟包括從構(gòu)思,到設(shè)計(jì)與分析,仿真與優(yōu)化,增材制造與后加工處理,組裝與測試,運(yùn)行與調(diào)整。
而這些復(fù)雜的程序所帶來的輕量化的結(jié)果是富有價(jià)值的。包括衛(wèi)星和無人航天器的生產(chǎn),每公斤的減重帶來大約1萬美金的能源節(jié)約,飛機(jī)上每公斤的減重帶來大約1000美金的能源節(jié)約,汽車上的每公斤減重帶來大約10美金的能源節(jié)約。
感謝設(shè)計(jì)師們的不斷努力,通過增材制造也正在為我們呈現(xiàn)更美好的生活前景。一起來看看兩個(gè)經(jīng)典案例是如何向美好生活努力的。
歐洲賽車隊(duì)Teto在去年失去了世界冠軍后,就開始努力改善他們賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。這個(gè)項(xiàng)目由位于加利福尼亞的圣克拉拉的FIT Technology Group技術(shù)部門來完成的,F(xiàn)IT通過選擇性激光融化增材制造技術(shù)來制造出新的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋。
通過選擇性激光熔化方案顯著提高氣缸蓋的表面散熱面積,減少振動(dòng)和重量。結(jié)果是減少了66%的氣缸蓋重量,從5095克到1755克,并且體積也從1887立方厘米減少到650立方厘米。而氣缸蓋的表面面積從823平方厘米增加到6052平方厘米,主要是通過晶格結(jié)構(gòu)帶來的復(fù)雜的組織相比,這帶來了更有效的冷卻性能,而冷卻性能對(duì)賽車的性能表現(xiàn)至關(guān)重要。
Lockheed Martin的衛(wèi)星是根據(jù)用戶的需要而特殊定制功能的,一切與功能相關(guān)的零部件都是極其關(guān)鍵的零部件,而為了優(yōu)化和減重,Lockheed Martin提出了產(chǎn)品開發(fā)制造階段的“數(shù)碼織錦”(”Digital Tapestry”)概念,他們希望在設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)一個(gè)零件的時(shí)候完全運(yùn)用數(shù)碼的方式來思考,清除掉傳統(tǒng)制造方式對(duì)其思維帶來的局限。
在過去,Lockheed Martin新衛(wèi)星平臺(tái)的天線剪切接頭是通過機(jī)械加工出來的。產(chǎn)品的原始數(shù)字模型以及產(chǎn)品必要的工程信息是項(xiàng)目成功的基礎(chǔ),重新設(shè)計(jì)的零件通過增材制造的方式生產(chǎn)出來不僅將重量減半,而且生產(chǎn)時(shí)間也縮短為原來的一半。
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