PRUMYSL.CZ KONSTRUKTER.CZ 3D-TISK.CZ MATEMATIKA.CZ HLEDAME.CZ

3D tisk kovů: V čem spočívají výhody odlehčených kovových konstrukcí?

Jednou z  výhod aditivní výroby je schopnost vytvářet detailní a složité komponenty, které nelze vyrábět konvenční cestou. Při 3D tisku složitých komponent z drahých kovových slitin se s výhodou začínají využívat miniaturní příhradové struktury (tzv. lattice structure), které slouží k vyplnění objemu tělesa. Spotřeba materiálu (například titanového prášku) je minimální, zatímco je zajištěna celková pevnost, pružnost a tuhost konstrukce. Další výhody takových struktur spočívají v pohlcování nárazové energie, izolaci proti vibracím, hluku a díky nízké hustotě slouží i jako tepelný izolátor. Podívejme se společně na několik zajímavých případových studií, kde inovace v podobě aditivní výroby sehrála klíčovou roli.

Marc Saunders (ředitel Global Solutions Centres v Renishaw) v příspěvku (anglicky) souhrnně popisuje výhody a funkce miniaturních příhradových konstrukcí. V článku se kromě samotných výhod dozvíte, jak správně příhradové konstrukce konstruovat, jaký volit práškový kov, co jsou to hybridní příhradové struktury a další zajímavé informace.

Budoucnost příhradových struktur vyrobených 3D tiskem a jejich využití dokládají i případové studie:

3D tisk turbodmychadla

Komplexní příhradové konstrukce mohou poskytovat výjimečný výkon jak z hlediska účinnosti, tak z hlediska funkčnosti. Jsou klíčovým nástrojem při tvorbě odlehčených konstrukcí a mohou napomáhat k urychlení přenosu tepla, absorpci energie a izolaci. V současné době je aditivní výroba jediný způsob, jak vyrábět tyto konstrukce. Pro návrh příhradové struktury je nutné používat nejnovější softwarové nástroje a profesionální 3D tiskárny, které jsou optimalizovány pro práci s jemnými detaily.

Turbodmychadlo vyplněné příhradovou konstrukcí vyrobené z hliníku pro Formula Student. Foto: Swansea University

Více informací se dozvíte v případové studii Additive Manufacturing Crosess the Finishing.

Konstrukce kovové pěny

3D tisk kovové pěny je rychlejší a levnější, než konvenčním způsobem. Ta spočívá v použití práškového kovu v kombinaci s nadouvadlem, jímž je zpravidla titanhydrid TiH4. Z této směsi vznikne meziprodukt ve formě drátu, který se nechá vypěnit za tepla diskontinuálním procesem. Tento proces je zdlouhavý a nákladný, proto je výhodnější použití aditivní technologie.

Kovová pěna (miniaturní příhradová konstrukce) o objemu 8 000 cm3 vyvinutá firmou Betatype z titanové slitiny Ti6Al4V. Foto: Betatype

Více informací se dozvíte na stránkách projektu Betatype.

 

Konstrukční optimalizace architektonického pavouka

Tato součást kombinuje topologickou optimalizaci s příhradovou strukturou, čímž se minimalizovala hmotnost součásti. Původní návrh byl založen na jednotlivých ramenech, které spojují architektonické skleněné panely používané například v atriích nebo celoskleněných budovách. Organický design s jeho komplexními prvky byl vytvořen v softwaru OptiStruct od společnosti Altair, zatímco řešení Materialise Magics bylo použito k vylepšení a dokončení návrhu. Vnitřní struktura je navrhnuta tak, aby zároveň sloužila jako podpora při procesu 3D tisku. Při výrobě není nutné vytvářet dodatečné podpory.

Architektonický „pavouk“ vyrobený na stroji Renishaw AM250 z titanové slitiny. Foto: Renishaw

Více informací se dozvíte v případové studii Spider bracket a topology optimization.

Podívejte se na zajímavou ukázku modelování a výroby hybridní příhradové struktury v podobě architektonického pavouka (anglicky, 3 minuty):

 

Zdroj: Marc Saunders: Lightweight lattices liberate new product performance, Renishaw.

Mohlo by vás také zajímat

Přidejte k článku svůj komentář

Komentář podléhá autorizaci ze strany redakce, proto se nezobrazí ihned po vložení. Vyhrazujeme si právo odstranit příspěvky, které jsou v rozporu s dobrými mravy nebo platnou legislativou. Slušnou a konstruktivní diskusi vítáme!