近年來,發(fā)動(dòng)機(jī)制造商開始將3D打印技術(shù)應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域,比較典型的應(yīng)用包括使用選擇性激光熔化3D打印技術(shù)直接制造發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、使用選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)或黏結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)制造汽車零部件鑄造用的砂?；蚴褂眠x擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)制造鑄造工藝中的熔模。
雖然有些應(yīng)用還處于探索階段,但3D打印技術(shù)在提升汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能、縮短制造周期方面的優(yōu)勢(shì)已日漸清晰。下面介紹一個(gè)康明斯公司通過使用選擇性激光熔化3D打印技術(shù)制造輕量化柴油發(fā)動(dòng)機(jī)支架的案例。
通過3D打印制造的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)支架,不僅提高了柴油機(jī)支架的性能,還為風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)皮帶輪提供了錨點(diǎn)這個(gè)零件設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)是輕量化性能改進(jìn)并降低制造成本，在內(nèi)燃機(jī)中,發(fā)動(dòng)機(jī)支架是負(fù)責(zé)連接動(dòng)力總成系統(tǒng)的一個(gè)重要部件,不僅連接發(fā)動(dòng)機(jī),還連接變速器和附件,并將動(dòng)力總成連接到車輛底盤上。
在優(yōu)化柴油機(jī)支架的過程中需要同時(shí)考慮到以下問題:
如何與相關(guān)的部件連接的問題;
理解選擇性激光熔化技術(shù)的長(zhǎng)處和限制,在設(shè)計(jì)階段充分考慮后處理的要求;
制造時(shí)間和預(yù)算的要求。
在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)支架的設(shè)計(jì)時(shí),首先是獲得發(fā)動(dòng)機(jī)支架的載荷要求,發(fā)動(dòng)機(jī)支架的機(jī)械性能與負(fù)荷軸承密切相關(guān)。為了正確地確定所涉及的負(fù)載優(yōu)化問題,項(xiàng)目小組對(duì)整車中的部件進(jìn)行了測(cè)試,在特殊的軌道運(yùn)行情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開始進(jìn)行了加速運(yùn)轉(zhuǎn),根據(jù)分布在整個(gè)動(dòng)力總成系統(tǒng)的加速度及監(jiān)測(cè)結(jié)果,項(xiàng)目小組獲得了相關(guān)的負(fù)載值,并且還額外考慮到功耗與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的曲線、車輛占空比、在其他環(huán)境下的輪轂負(fù)載情況等多種因素。
這些數(shù)據(jù)被輸入氣缸體的有限元模型中,從而形成數(shù)學(xué)優(yōu)化的迭代計(jì)算過程。在本案例中,拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)讓設(shè)計(jì)師直接專注于要實(shí)現(xiàn)的機(jī)械性能:給定載荷、邊界條件和設(shè)計(jì)量,求解器可以找到最有效的結(jié)構(gòu)數(shù)量和材料分布。當(dāng)然要達(dá)到最佳的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果是個(gè)“瞻前顧后”的問題,在設(shè)計(jì)時(shí)不僅僅需要做一個(gè)充分的設(shè)計(jì)分析,還需要了解如何獲得最?經(jīng)濟(jì)效益,并通過簡(jiǎn)化裝配過程或避免機(jī)加工過程中使用昂貴的非標(biāo)刀具,來降低制造成本。
3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在:
形狀復(fù)雜度:小批量的生產(chǎn)中選擇性激光熔化3D打印技術(shù)更具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),尤其是當(dāng)涉及定制化和優(yōu)化的幾何槽形結(jié)構(gòu)的時(shí)候
高分辨率:通過精細(xì)的激光束,逐點(diǎn)逐層熔化金屬粉末獲得精細(xì)的內(nèi)部層次復(fù)雜度:在具有足夠分辨率的僉屬3D打印設(shè)備上,精細(xì)的功能制造意味著復(fù)雜的分層多尺度結(jié)構(gòu)。
功能復(fù)雜度:幾何的靈活性使得將原來需要幾個(gè)零件組裝而成的部件可以作為一個(gè)整體打印出來。
以上就是悟空打印坊尼龍材料3D打印為大家大家介紹的有關(guān)3D打印汽車原型與設(shè)計(jì)驗(yàn)證應(yīng)用分析，希望可以給大家提供參考。
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郭生
