Frustum公司的技術(shù)和3D Systems公司的直接金屬打印技術(shù)不僅同時(shí)滿(mǎn)足了零件的功能需求液肌，還將航空支架的重量減少了70%。

自工業(yè)革命以來(lái)，零件設(shè)計(jì)由于制造的局限而無(wú)法自由實(shí)施這個(gè)難題就已存在榕暴。傳統(tǒng)的制造技術(shù)限制了以最經(jīng)濟(jì)有限的方式來(lái)制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)或有機(jī)形狀的零件。由于這樣的局限性完冻，往往導(dǎo)致零件的功能和性能不得不進(jìn)行折衷處理飘具。

如今3D打印，特別是直接金屬打勇逞埂（DMP）已經(jīng)成為一個(gè)制造生產(chǎn)方面的替代選擇载易。傳統(tǒng)制造方面的局限性很大程度上已經(jīng)被消除。對(duì)此范颠，多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件工具正在崛起浦译，其致力于提供一個(gè)聚焦點(diǎn)：拓?fù)鋬?yōu)化軟件已有能力生成最有效的設(shè)計(jì)，可用于最新的DMP打印機(jī)溯职，一次性即可制造出零件精盅，所想即所得。

這些技術(shù)的集合最近在軟件公司Frustum和3D Systems公司的按需部件定制服務(wù)Quickparts業(yè)務(wù)上有所論證谜酒。這個(gè)項(xiàng)目是由GE航空發(fā)出的一個(gè)公開(kāi)挑戰(zhàn)叹俏，GE航空需要制作出的零件能在滿(mǎn)足一個(gè)航空器支架的所有功能需求的同時(shí)，還能減少航空器支架的重量僻族。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)粘驰，這個(gè)支架用于支撐引擎罩的重量。

重量至關(guān)重要

自從可在陸地述么、天空蝌数、海洋中機(jī)動(dòng)化地行進(jìn)，工程師們便開(kāi)始努力平衡重量和強(qiáng)度之間的關(guān)系度秘。如今顶伞，全球更大型制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)激烈、社會(huì)需要更嚴(yán)格的節(jié)能措施和不斷升級(jí)的成本和交貨時(shí)間帶來(lái)壓力剑梳，這樣的平衡協(xié)調(diào)在近些年變得愈發(fā)重要唆貌。

對(duì)于現(xiàn)代航空器，重量更具有關(guān)鍵性。波音737約重65公噸吕得，哪怕只減重1磅（約0.45千克）亮倍，每年也能為航空公司節(jié)省幾十萬(wàn)美元。據(jù)GE航空白皮書(shū)所述浴誉，將此數(shù)字延伸到全球所有航空器和其節(jié)省的資金纠惧，將超過(guò)一千萬(wàn)美元。

優(yōu)化設(shè)計(jì)

如何應(yīng)對(duì)GE航空的這個(gè)挑戰(zhàn)租既，F(xiàn)rustum公司用于拓?fù)鋬?yōu)化的軟件將在如何保持重量和強(qiáng)度平衡這個(gè)重要問(wèn)題上邁出第一步杖进。

拓?fù)鋬?yōu)化可決定最有效的材料布局以此來(lái)滿(mǎn)足零件的精確性要求。允許給定的空間宿拔、零件負(fù)載條件和材料能承受的最大應(yīng)力都需要被列入考慮范圍隧庐。

Frustum公司的軟件可從現(xiàn)有的CAD文件自動(dòng)生成優(yōu)化結(jié)構(gòu)∈铀Γ可以在具有最佳剛性的設(shè)計(jì)特征和輕型結(jié)構(gòu)兩者之間創(chuàng)建出合適的材料士袜。平滑和融合曲面能減少重量并最小化應(yīng)力集中。

“基于現(xiàn)存的傳統(tǒng)零件設(shè)計(jì)电爹，我們的軟件能自動(dòng)制作出適用于增材制造的優(yōu)化結(jié)構(gòu)蔫仙，無(wú)需任何重塑∝ぢ幔”Frustum公司的CEO 杰西?布蘭肯希普如是說(shuō)到摇邦。

不像傳統(tǒng)CNC或鑄造制作出來(lái)的零件，這個(gè)由拓?fù)鋬?yōu)化生成的復(fù)雜零件不用考慮很多其他問(wèn)題屎勘。因?yàn)镈MP可以同打印很簡(jiǎn)單的樣件一樣打印極其復(fù)雜的模型施籍，而且無(wú)需耗費(fèi)任何額外代價(jià)。

3D打印專(zhuān)家支持

一旦初始設(shè)計(jì)生成了概漱，3D Systems的專(zhuān)家們就會(huì)實(shí)施打印丑慎。3D Systems的按需定制零部件制造Quickparts業(yè)務(wù)是全球領(lǐng)先的獨(dú)特零件和定制設(shè)計(jì)零件的供應(yīng)商，可即時(shí)提供線(xiàn)上報(bào)價(jià)瓤摧，同時(shí)還有3D設(shè)計(jì)和打印專(zhuān)家和成熟的制造服務(wù)進(jìn)行支持竿裂。Quickparts這個(gè)提供全球服務(wù)的業(yè)務(wù)特別精通于直接金屬打印方面的復(fù)雜零件。

3DSQuickparts業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理提到照弥，“直接金屬打印比噴射打印更復(fù)雜腻异，我們幫助客戶(hù)開(kāi)發(fā)適合金屬打印的零件，基于長(zhǎng)期為客戶(hù)打印零部件的經(jīng)驗(yàn)壳晨，我們通過(guò)優(yōu)化的參數(shù)來(lái)打印零件丈巩。

制造更佳的零件

在GE航空器支架這個(gè)案例中，F(xiàn)rustum的軟件使用原始的CAD文件那梭，并一步執(zhí)行拓?fù)鋬?yōu)化來(lái)傳送STL文件。

3DSystems可提供關(guān)于流程、材料規(guī)格竣恃、最佳零件屬性這些方面的構(gòu)建方向逢棺、可達(dá)到的公差和確定零件變形的潛在風(fēng)險(xiǎn)上的制造建議。GE需要的這個(gè)零件是通過(guò)3D Systems的ProX? DMP 320打印機(jī)制作出來(lái)的筝驱。

 預(yù)置參數(shù)篱馅，以將近50萬(wàn)次的創(chuàng)建結(jié)果、幾乎可為任何結(jié)構(gòu)提供可預(yù)測(cè)和可重復(fù)的打印質(zhì)量為基礎(chǔ)耽炎，3DSystems進(jìn)行專(zhuān)業(yè)上的研發(fā)展嘲。

一個(gè)全新的結(jié)構(gòu)幫助簡(jiǎn)化了設(shè)置并可以制作出各種類(lèi)型材質(zhì)為鈦,不銹鋼或鎳超合金的零件結(jié)構(gòu)。鈦金屬被選為GE航空用來(lái)做支架的材料贱着，因?yàn)殁伣饘儆休^強(qiáng)的強(qiáng)度曾探，即使當(dāng)材料需要較薄的被應(yīng)用于減少一個(gè)零件的重量。

GE的初始設(shè)計(jì)

在GE航空提出的這個(gè)挑戰(zhàn)中征字，發(fā)動(dòng)機(jī)支架的原始設(shè)計(jì)被使用都弹。重新設(shè)計(jì)的支架需要在減少零件總重的情況下同時(shí)滿(mǎn)足體積和負(fù)載的要求。

Cloudmesh優(yōu)化

這個(gè)拓?fù)鋬?yōu)化零件設(shè)計(jì)由Frustum公司的軟件生成匙姜。

最終的DMP零件

GE航空發(fā)動(dòng)機(jī)支架由Frustum公司重新設(shè)計(jì)畅厢，3D Systems公司Quickparts業(yè)務(wù)旗下的ProX DMP 320打印機(jī)進(jìn)行制造。這個(gè)新的零件通過(guò)了GE規(guī)定的所有負(fù)載條件氮昧，令人難以置信的減少70%重量的同時(shí)又完全匹配發(fā)動(dòng)機(jī)框杜。

ProXDMP 320打印機(jī)可交換的制造模塊可以在更換不同材料的時(shí)候減少停機(jī)時(shí)間，可控的真空成型艙能確保每個(gè)零件的打印是使用已經(jīng)經(jīng)過(guò)材料特性袖肥、密度和化學(xué)純度驗(yàn)證的材料咪辱。小部分沒(méi)有被使用的材料可以完全被回收，這樣能節(jié)省費(fèi)用又非常環(huán)保昭伸。

大開(kāi)眼界

這個(gè)由Frustum公司設(shè)計(jì)梧乘，由3D Systems通過(guò)金屬打印制作出來(lái)的完整零件通過(guò)了GE規(guī)定的所有負(fù)載條件，難以置信的減少70%重量的同時(shí)完全匹配發(fā)動(dòng)機(jī)庐杨。

“這類(lèi)項(xiàng)目對(duì)于汽車(chē)和航天航空類(lèi)的公司來(lái)說(shuō)是一次真正的大開(kāi)眼界选调，讓零件在提供相同功能或更佳的功能的同時(shí)又能減少重量，這是這類(lèi)公司設(shè)計(jì)律愉、工程和制造業(yè)務(wù)方面的根本臭呀。”科涅厄斯如是說(shuō)到俘巡。

除了設(shè)計(jì)和零件性能本身聊树，科涅厄斯也指出拓?fù)鋬?yōu)化和DMP聯(lián)手可以將多部件裝配整合為一個(gè)堅(jiān)固的單一部件，這樣能消除由緊固件和連接器造成的一些故障变抛。

總之峦筏，這是讓各個(gè)行業(yè)夢(mèng)寐以求的速度優(yōu)勢(shì)。3D Systems可以在僅僅2周時(shí)間內(nèi)就制作出所需的堅(jiān)硬材料制作的生產(chǎn)級(jí)零部件，比如不銹鋼蒂鹏、鈦和鎳合金材料斜孩，這可以滿(mǎn)足無(wú)數(shù)行業(yè)不斷加快的步伐。

科涅厄斯說(shuō)艳禁，“當(dāng)設(shè)計(jì)和制造強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手臀胞，更好、更快更經(jīng)濟(jì)地打印零件就不再是一件難事叮廉〉凹茫“

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