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3D 打印实现转向节轻量化

2022-06-22 11:223410
金属的3D打印可以很好地用于必须承受高机械负荷的轻量化部件。PARARE公司用于车辆改装的个性化转向节的例子证明了增材制造的潜力。由于拓扑优化的设计,构件几乎可以节省一半的重量,并改善负载特性。PARARE公司凭借这一轻量化设计成就,获得了巴符州轻量化局2022年6月的ThinKing创新奖。
 
ThinKing创新奖德国巴登符腾堡州轻量化局推出的一个创新产品或服务展示平台,每个月都会通过专业委员会从众多候选者中评出一个来自巴登符腾堡州的轻量化创新产品或服务颁发ThinKing奖项。
 
一目了然:
更轻:由于拓扑结构的优化,重量减少约50%。
卓越的机械负载能力:在经过调校的800马力车辆中,转向节必须承受比标准车辆更大的力。
设计自由度:增材制造工艺允许复杂和仿生的几何形状,由于自由度高,可以应对几乎任何安装情形。
材料和能源效率:与数控加工的部件相比,很少有需要使用额外的能源进行回收的生产废料。
 
对于主持人和汽车爱好者Jean Pierre "JP" Kraemer(JP PErformance公司的所有者)来说,对生产车辆进行混合动力改装既是一种爱好,也是一种职业。为了给他的一个项目制作一个单独的部件,这位汽车改装专家需要依靠PARARE公司的3D打印专业人员的技术:由于改装高尔夫的转向几何形状的变化导致的安装空间的变化,原车上的一个转向节必须进行定制加工,从而适应新的几何空间。
 
高承载能力
 
PARARE公司的总经理Matthias Bath说:"件数1+1,大限度的个性化和对部件的技术弹性的要求增加--这样的要求是为我们而设的。在一个具有复杂干涉几何形状的缩小的安装空间中建造一个轻量化的转向系统,对我们来说是一个绝好的机会,可以展示我们能做什么--以及金属3D打印能做什么。"
这个部件在经过调整的800马力的高尔夫改装车中所承受的载荷表明:3D打印的金属部件具有很高的机械性能。与激光烧结不同,在SLM(选择性激光熔化)工艺中,所应用的层不是烧结,而是熔化,通过几层的材料结合,焊接在一起。由PARARE设计和制造的SLM部件不仅可以在汽车中找到,而且还可以在机器人制造中作为重物的抓手。
Matthias Bath说:"选择性金属激光熔化(SLM或3D打印金属)与精准的数控加工结合,是在短的时间内制造形状复杂并具有优良机械性能部件的现代解决方案。因此,当这种部件所带来的好处在短时间内弥补了生产成本时,3D打印就变得特别经济。
 
轻盈的个性
 
尽管系列化生产的铝制高尔夫的原始组件已经被修剪以实现轻量化,但PARARE公司在这个项目中能够进一步降低50%组件本身的重量,同时保持机械负载特性。为了实现这些目标,一方面,所采用了AlSi10Mg材料,另一方面,通过部件的拓扑优化设计节省了材料。
逆向工程先需要对原件进行3D扫描,然后对其形状进行优化,以精确匹配所产生的力。其结果是一个具有仿生结构的部件。先用塑料制造原型,然后采用SLM工艺生产,较小的区域则用CNC加工完成。
较低的材料消耗实现对气候的双重保护
这种工作方式使PARARE公司与众不同,Matthias Bath说:"在轻量化方面,我们沿着金属3D打印的完整工艺链提供我们的技术诀窍--从创意产生到部件开发到原型到合格的系列部件。"他表示,这对任何使用移动金属部件的公司来说都特别有趣--例如上面提到的机器人抓手。这正是金属3D打印的优势所在:以节省材料的方式生成轻量化仿生形状的部件,通过改善动力学和节省驱动能源来降低应用中的能源需求,从而也减少了二氧化碳的排放量。
由于PARARE公司的3D打印专业人员的支持,JP Performance能够在短时间内实现混合动力改装高尔夫的概念,并将其投入使用,而且已经完成了次试驾。
 
关于PARARE公司
PARARE公司是一家在实现复杂金属部件领域的生产和咨询服务提供商。通过采用现代SLM多激光系统,公司为各行业生产通用设计的创新部件。从部件分析和产品设计到开发人员和设计人员的培训,公司为客户提供全过程链的支持。
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