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    弗勞恩霍夫研究人員優化3D打印方法 將汽車金屬部件的成本降低50%/重量減輕35%
    2022-1-26  來源:-  作者:-

     
         弗勞恩霍夫增材制造技術研究所(Fraunhofer IAPT)開展了一個重新設計項目,以跑車車門鉸鏈為例,逐步確定影響增材制造部件成本的因素。
      
          人們普遍認為,利用3D打印方法生產較大系列汽車部件是不經濟的。據外媒報道,德國研究機構Fraunhofer IAPT的研究人員成功打印出一種車門鉸鏈,比同類銑削產品要輕35%,同時成本降低50%,從根本上改變了這種看法。

      
    (圖片來源:Fraunhofer IAPT)

         弗勞恩霍夫增材制造技術研究所(Fraunhofer IAPT)開展了一個重新設計項目,以跑車車門鉸鏈為例,逐步確定影響部件成本的因素。

         為了實現這些驚人的優勢,首先,弗勞恩霍夫的研究人員利用其3D Spark軟件(一種由人工智能驅動的部件數據庫分析工具)來確定最適合增材制造的部件。然后,嘗試優化每個步驟的成本結構,例如通過優化方向,充分減少所需的支撐結構數量,同時最大限度增加可安裝在構建平臺上的部件數量。與未優化增材制造工藝相比,由此確定的部件方向可節省15%的成本。

         在下一步中,對鉸鏈臂結構進行有針對性優化。利用增材制造的優勢之一,可以實現全新的部件幾何形狀。這為部件提供了基本形狀,其中只包含模擬力流所需的材料??偟膩碚f,這將門鉸鏈臂的重量減少了35%。由于減少了材料需求和縮短打印時間,與未實現結構優化的3D打印方式相比,成本又降低了20%。

         然后,該團隊通過減少支撐,進一步減少質量、加工時間和后處理,從而將成本又降低了10%。由于使用了一種新粉末,將成本再降低10%。

         調整AM工藝參數,可提供降低成本的其他方法。例如,在打印過程中增加層厚度、優化工藝參數以及改變激光束輪廓,可明顯減少構建時間。該團隊指出,“盡管這會導致部件質量略有下降(但仍優于鑄造部件),但可使打印成本進一步降低15%。通過嵌套優化機器利用率,如有必要,在構建區域進行堆疊,可進一步節省10%的成本。”

         總體而言,新部件的成本比未經優化的直接3D打印部件要低80%。其中45%來自支撐和定向,其余則來自材料和工藝優化。

         Fraunhofer IAPT證明了將增材制造成本降至目前的1/5是可行的。同時,通過減輕重量和改進光學系統,提高了車輛的技術性能。最重要的是,與傳統銑削工藝相比,這使制造用于跑車門的小系列鉸鏈臂的成本降低了50%。因此,增材制造不僅在技術性能方面優于銑削工藝,而且可明顯提高成本效益。

         據稱這項關于系統性降低AM部件成本的研究結果,可廣泛應用于汽車部件。IAPT提到,該增材制造技術可應用于多達5000個單元部件的更大系列。

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