Как достичь модульного оборудования для автоматизации с помощью металлической печати?

1. Прорыв геометрических ограничений: открытие революции свободы модульного дизайна
При разработке традиционных модулей оборудования для автоматизации необходимо учитывать возможность обработки. Это означает, что важные детали, такие как каналы потока, теплоиспационные структуры и интерфейсы соединения, часто должны обойти пределы механической обработки. Например, канал потока поперечного бурения гидравлического корпуса клапана должен быть составлен из нескольких частей. Это не только повышает вероятность утечки, но также затрудняет снижение модуля. Слой по уровню аддитивного производства, илиМеталлическая 3D -печать, полностью обходит это узкое место:
Улучшение сложных каналов потока
Традиционная механическая обработка испытывает проблемы с плавным переходом в изогнутых каналах потока в гидравлических модулях. С другой стороны, металлическая 3D -печать может сделать биомиметические каналы поток кожи акулы или низкий - сопротивления фрактального потока. Например, итальянская компания Aidro переработала гидравлический клапан блок с использованием технологии SLM (селективное лазерное плавление). Они заменили традиционный канал прямоугольного потока на изогнутый канал потока, который сокращает потерю давления жидкости на 25%, объем блока клапана на 30%, а также поглощение шока и снижение шума через внутреннюю структуру решетки.
Дизайн интегрированного интерфейса
Самая сложная часть модульной конструкции - выяснить, как связать детали. Металлическая 3D -печать позволяет сделать Multi - каналы потока оси и встроенные разъемы одновременно. Например, Bosch Rexroth в Германии произвел 3D - печатный гидравлический корпус клапана, который сочетает в себе 10 функциональных частей (включая каналы потока, интерфейсы датчиков и герметизирующие поверхности) в одну часть. Это сокращает количество мест, где утечки могут произойти на 60%, и время, необходимое для того, чтобы собрать их на 70%.
Структура для оптимизации топологии
Металлическая 3D -печать может сделать лучшее распределение материалов, которое удовлетворяет потребности в механических характеристиках, используя как CFD (вычислительная динамика жидкости), так и методы оптимизации топологии. Например, корпус ядерного энергетического клапана, который Platinum Power, производимый для CGN, имеет структуру решетки с переменной плотностью, которая делает его 15 -мегасфером, устойчивой к давлению и на 28% легче. Шероховатость поверхности внутреннего канала потока также выше, чем у типичных процедур обработки.
2. Легкая и высокая прочность может сосуществовать, что является большим шагом вперед в модульной производительности.
Количество используемой энергии, как быстро она реагирует, и как долго она продлится, все тесно связано с весом модулей автоматизации оборудования. Металлическая 3D -печать делает большой шаг вперед, используя распределение градиента материала и контроль микроструктуры, чтобы «уменьшить вес без снижения прочности».
Используя градиентные материалы
Вы можете изменить производительность разных частей одного и того же модуля совместного робота, изменив лазерную мощность или скорость сканирования. Например, компания сделала роботизированную сплав с сплава с сплава с сплава, в котором используется высокий - сканирование мощности на площади герметичной поверхности, чтобы сделать его более сложным (hrc больше или равным 45), и низкий - сканирование мощности на нижней остановке. Это делает сустав более легче и на 20% длиннее - продолжительностью.
Структура биомиметической решетки
Металлическая 3D -печать может изготавливать легкие и прочные модули решетки с использованием натуральных сотовых и пористых костных конструкций. Например, GE Aviation использует оборудование для концепции Laser M2 для изготовления лезвий сплавных турбин INSEL 718, которые имеют прочность доходности 1200 МПа при высокой температуре 650 градусов. Это возможно из -за внутренней градиентной решетки. Лезвия также на 35% легче и помогают двигателю использовать на 5% меньше топлива.
Печать с несколькими типами материала
Металлическая 3D -печать может создавать градиентные переходы между различными материалами, используя более одной лазерной головки или сопла. Например, гибридный модуль, изготовленный определенной автомобильной компанией, печатает твердый сплав (например, Stellite 6) на поверхности трения тормозного диска и легким алюминиевым сплавам на основном корпусе. Это делает тормозный диск в три раза более долговечным и длиннее - продолжительным.
3. Интеграция функции: переход от «одиночного модуля» к «модулю системного уровня»
Традиционный модульный дизайн зависит от составления нескольких частей. Металлическая 3D -печать, с другой стороны, улучшает модули от «пассивных каналов» до «активных систем управления», используя новые конструкции, такие как микроканалы и построенные - в датчиках.
Создание микроканалов
Металлическая 3D -печать может изготавливать микроканалы диаметром менее 0,3 мм в модуле рассеивания тепла. Например, компания по медицинскому оборудованию произвела 3D -печатный микрофлюидный чип, который обеспечивает лекарства через 0,5 мм микроканалы с повышением точности ± 2%, что намного лучше, чем ошибка ± 10% традиционной обработки.
Датчики и приводы встроены
С металлическим 3D -печатью, датчики температуры, датчики давления или микроатрианты могут быть встроены прямо в модуль. Например, интеллектуальный модуль гидравлического клапана Siemens использует пьезоэлектрические керамические приводы внутри корпуса клапана для достижения реального - закрытого времени - управления циклом потока. Время реакции сокращается до 10 миллисекунд, что в пять раз быстрее, чем типичные соленоидные клапаны.
Оптимизация Multi - Physics Connection
Металлическая 3D -печать может сделать модули лучше работать вместе, используя динамику жидкости, термодинамику и анализ структурной механики. Например, Samson использовал платформу Workbench Ansys для оптимизации распределения давления в проходе клапана и тепловое напряжение в корпусе клапана одновременно. Это сократило деформацию корпуса клапана от 0,2 мм до 0,05 мм при давлении 6 МПа, что соответствовало требованиям герметизации для уровня ядерной энергии.
4. Способность быстро итерации, переходя от «ежемесячной разработки» к «еженедельной проверке»
Модульное оборудование для автоматизации означает, что оно должно быть в состоянии быстро адаптироваться к изменениям рыночного спроса. Металлическая 3D -печать, с другой стороны, ускоряет цикл разработки, используя цифровое производство и гибкое производство.
Создание вещей без плесени
Создание традиционного модуля занимает от 3 до 6 месяцев, потому что он должен пройти цикл дизайна, создавая плесень, пробное производство и изменения. Вам не нужны формы для металлической 3D -печати; Он может производить функционирующие образцы прямо из моделей САПР. Например, корпус окислителя SpaceX окислитель перешел от конструкции к начальному наземному тестированию примерно через 8 недель, что на 70% быстрее, чем обычные методы.
Проверка качества онлайн
Металлическая 3D -печать может дать реальную - обратную связь по межслойным проблемам, используя инфракрасные камеры или системы мониторинга пула расплава. Например, EOS M 400 - 4 использует технологию динамического лазерного управления питанием, которая сокращает размер зоны тепловизионного воздействия (HAZ) тела титанового сплава с 0,5 мм до 0,2 мм, снижает остаточное напряжение на 40%и повышает скорость успеха одноразовой печати до 95%.
Экономика небольших партий
Стоимость металлической 3D -печати уже дешевле, чем традиционная обработка для модулей, которые необходимы менее 5000 раз в год. Например, компания, которая производит упаковочное оборудование, использует платиновый BLT - S400 для печати Die - модулей резки и горячей штамповки. Это сокращает стоимость каждого произведения на 35% по сравнению с обработкой ЧПУ и допускает на - спрос на производство, которое сокращает расходы на запасы на 60%.
5. Тенденции и проблемы в отрасли: «Прорыв с одним точкой» к «Интеграции системы»
Металлическая 3D -печать перешла от тестирования прототипов до малого производства- в секторе модульного оборудования для автоматизации, но у нее все еще есть проблемы с такими вещами, как стандартизация и снижение затрат.
Полная система стандартизации
Международные группы, такие как ISO/ASTM, ускоряют процесс создания стандартов для проектирования, изготовления и тестирования модулей 3D -печати. Например, серия стандартов ISO/ASTM 52900 включает в себя весь диапазон баз данных производительности материала, оптимизацию параметров процесса, не - разрушительное тестирование и другие вещи.
Умная интеграция производственных линий
Металлическая 3D -печать приближается к производству «Черного света», объединяя такие технологии, как автоматизированная обработка порошка, онлайн -мониторинг и оптимизацию машинного обучения. Например, заводское решение AM, над которым работали EOS и Siemens, использовало использование оборудования, увеличившись до 82% и сократило расходы на рабочую силу вдвое.
Новые идеи в Post - Технология обработки
Чтобы исправить проблемы с грубыми поверхностями и оставшимся нагрузкой на модулях 3D -печати, отрасль работает над новыми методами термической обработки, обработки и обработки поверхности. Например, конкретная компания разработала композитный процесс, называемый «лазерный укрепление шока+низкий - температурный аминоптор», который делает поверхности 3D -печатных клапанов тел 60 часов более жесткой и в три раза более устойчивой к износу.