CAD/CAM/CAE Observer 5(145)/2021

Зачем моему предприятию 3D -принтер? Разве отливать из металла не проще и дешевле? Ошибочно думать, что 3D -печать призвана за - менить литье или иные классические процессы. Она помогает решить специфические задачи, кото - рые при использовании традиционных технологий окажутся невыполнимыми либо слишком трудоем - кими, например: • изготовление уникальных деталей сложной геометрии – в том числе мельчайших деталей, из - делий с внутренними полостями и каналами, тон - кими стенками и т.п.; • уменьшение веса изделий; • сокращение числа единиц в сборке (рис. 1); • создание ячеистых структур. Такие возможности обеспечивает топологичес­ кая оптимизация 3D -моделей (рис. 2). Если пла - нируется использовать аддитивные технологии, проектировщики могут создавать практически лю - бую геометрию. Субтрактивные методы будут и дальше приме - няться в тех случаях, когда это эффективно с точ - ки зрения стоимости, типа изделий и других тре - бований. Вопрос заключается не в выборе между двумя технологиями, а в том, когда лучше приме - нить аддитивную, а когда субтрактивную. Иногда при производстве одной детали умест - но задействовать оба метода. К примеру, если вы понимаете, что для пресс-формы надо изготовить вставку с конформным охлаждением, поскольку

это сократит цикл литья под давлением и улучшит качество конечных изделий, то используйте для этого 3D -принтер. При этом другие компоненты вы будете производить по классической технологии. Следует воспринимать 3D -печать как еще один вариант технологии получения изделий – наряду с механической и пластической обработкой, литьем и др. При выборе вариантов производственного про - цесса взвешивайте тщательно все “за” и “против”. Технология SLM позволяет значительно сокра - тить цикл производства изделия. Если мы считаем только стоимость материалов, аддитивное произ - водство выходит дороже традиционного. Но если учитывать все экономические факторы, начиная с сокращения потребления электроэнергии и кончая уменьшением налоговой нагрузки, 3D -печать помо - гает сэкономить достаточно серьезные средства. Кроме того, SLM -технология дает возможность резко снизить коэффициент Buy-to-Fly , то есть соотношение между количеством закупленного ма - териала и количеством материала в готовой детали. Какова экономическая эффективность аддитивного производства? Есть ли наглядный пример топологической оптимизации, показывающий выгоду SLM -технологии? Возьмем две детали (рис. 3), выполняющие одну и ту же функцию с определенными нагруз - ками и имеющие определенный ресурс. По сути, это одна и та же деталь, но с разной геометрией. Форма первой детали оптимизирована для изготов - ления стандартными методами металлообработки. Как мы видим, это простая, довольно плоская гео - метрия, которую легко получить на обычном фре - зерном станке. Форма второй детали более сложная, и её изго - товление на станке представляет серьезные трудно - сти. Однако, согласно имеющимся данным, в ней меньше механических напряжений, меньше переме - щение под нагрузкой и, самое главное, вес детали уменьшился на 1 кг. Для единичного изделия это

Масса: 3.7 kg Максимальное напряжение: 1045 / 1045 MPa Перемещения под нагрузкой: 2.29 / 2.15 mm

Масса: 2.67 kg ( -28%) Максимальное напряжение: 897 / 600 MPa Перемещения под нагрузкой: 1.72 / 1.45 mm

Рис. 2. Компания Materialise оптимизировала конструкцию металлического вакуумного захвата с целью снизить стоимость производства серии

Рис. 3

56

CAD/CAM/CAE Observer #5 (145) / 2021

Made with FlippingBook Publishing Software