Að minnka stærð hluta, fækka hlutum og draga úr þyngd hluta er stanslaus leit að geimferðum, bílaframleiðslu og öðrum sviðum. Til dæmis jafngildir hvert gramm af þyngdarminnkun flugvéla því að draga úr mikilli eldsneytisnotkun meðan á þjónustu stendur. Sem annað dæmi, með því að minnka stærð íhluta gervihnöttsins, er hægt að útvega meira pláss til að auka rafhlöðuna og lengja þannig tímann sem gervihnötturinn getur dvalið í geimnum.
Það skal tekið fram að létt er almennt skilið sem það að fjarlægja efni úr íhlut eða hluta til að draga úr þyngd hans. Þetta er það sem er að gerast og þess vegna er oft lögð áhersla á „efnisminnkun“ eða að skipta sumum efnum út fyrir önnur létt efni.
Með því að velja efni með meiri sérstyrk er hægt að minnka heildarþyngd hlutarins. Til dæmis, ef við berum saman ryðfríu stáli, ál og títan álfelgur, hefur títan álfelgur meiri sértækan styrk og getur notað minna efni til að ná sama frammistöðustigi.
Þessi áhersla á efni hefur því áhrif á hlutahönnun sem endurspeglar hvernig grundvallarbreytingar á hönnun geta hjálpað til við að lágmarka efnisnotkun og að lokum stytta byggingartímann.
Þar sem léttur hvers kyns uppbyggingar mun hafa bein áhrif á vélræna eiginleika hlutanna, er framleiðnileiki einn mikilvægasti þátturinn sem hefur áhrif á léttan. Þú getur verið með léttustu og afkastamestu fræðilegu hönnunina, en ef ekki er hægt að framleiða hana er þessi hönnun gagnslaus. orðið gagnslaus.
Annar mikilvægur þáttur er kostnaður við hlutann. Ef létti hlutinn er illa hannaður með því að nota toppfræði fínstillingu, verður aukakostnaður við að fjarlægja óhófleg stoðvirki og bæta við yfirborðsmeðferð. Á hinn bóginn getur prentun punktafylkisgrindanna og TPMS mannvirki aukið 3D prentunartímann, sem leiðir til hærri framleiðslukostnaðar hlutans.
Framleiðendur hafa notað aukefnaframleiðslu í tvo áratugi, en það er aðeins á undanförnum árum sem þrívíddarprentun hefur séð framfarir í léttum hlutum og komið á fót nýjum hugbúnaðaraðferðum fyrir létta.
Topology Optimization og Generative Design
Ein af þeim hugbúnaðaraðferðum sem oft eru skoðaðar hvað varðar léttan þyngd er fínstilling svæðisfræði: Topology Optimization geta, sem byggir á endanlegu frumefnisaðferðinni (FEM) til að hámarka efnisúthlutun hluta fyrir stífleika eða styrkleikamarkmið, gerir léttar hluta hönnunar kleift. Þessi hönnunarstefna fínstillir efnisskipulagið innan tiltekins hönnunarrýmis fyrir tiltekið sett af álagi, jaðarskilyrðum og takmörkunum.
Á markaðnum er Topology Optimization (Topology Optimization) og Generative Design (Generative Design) venjulega ruglað saman í mörgum tilfellum, en eftir vandlega rannsókn byggist Generative Design (Generative Design) á nokkrum upphafsbreytum með endurtekningu og aðlögun. Finndu (bjartsýni) líkan. Topology Optimization (Topology Optimization) er að greina tiltekið líkan. Algengt er að framkvæma endanlega frumefnagreiningu út frá jaðarskilyrðum og síðan afmynda eða eyða líkaninu til að hámarka það.
Generative Design er ferli mannlegs tölvusamskipta og sjálfsnýsköpunar. Samkvæmt hönnunartilgangi inntaksaðilans, í gegnum „myndandi“ kerfið, er rúmfræðilegt líkan af hugsanlega framkvæmanlegri hönnunaráætlun myndað og síðan borið saman ítarlega og völdu hönnunaráætluninni er ýtt til hönnuðarins fyrir endanlega ákvörðun.
Algengt er að skapandi hönnun er hönnunaraðferð sem býr sjálfkrafa til listaverk, byggingarlíkön og vörulíkön með reikniritum í hönnunarhugbúnaði. Generative design er parametrisk líkanaaðferð. Meðan á hönnunarferlinu stendur, eftir að hönnuður setur inn vörufæribreytur, mun reikniritið sjálfkrafa stilla og dæma þar til ákjósanleg hönnun er fengin.
Grindar eða TPMS-fyllt uppbygging
Vegna tilkomu aukefnaframleiðslutækni hafa reglubundnar frumubyggingar, sérstaklega þrefalt reglubundið lágmarksyfirborð (TPMS), vakið mikla rannsóknaráhuga. TPMS er í raun minnsta yfirborðið þar sem meðalsveigja allra punkta er núll. Hægt er að móta TPMS uppbyggingu stærðfræðilega og hægt er að móta hana endurtekið í þrjár áttir. Þetta mynstur gerir TPMS frumum kleift að vaxa í þrjár hornréttar áttir og mynda 3D fylki af TPMS frumum.
TPMS er þrefalt reglubundið lágmarksyfirborð (TPMS). Fyrir burðarvirki sýnir TPMS hönnunin hátt hlutfall styrks og þyngdar. Notað í tengslum við aukefnaframleiðslutækni gerir það hönnuðum kleift að búa til fjölnota mannvirki með mikla styrkleika og hitaleiðni.
Að fylla mannvirki með grindargrindum eða TPMS eru áhugaverðar aðferðir til að kanna í þessu sambandi, til dæmis hefur hugbúnaðurinn fyrir aukefnaframleiðslu Hugræn hönnun búið til stóran gagnagrunn yfir slík metaefni og vélræna eiginleika þeirra. Infill Optimizer, hluti af Cognitive Additive, setur slík mannvirki á skynsamlegan hátt byggt á álagsleiðum, dregur úr heildarþyngd án þess að skerða vélræna frammistöðu.
Uppbyggingarsamþætting
Skipulagssamþætting er stefna sem krefst traustrar sérfræðiþekkingar og getu til að samþætta marga hluta í einn. Ef hann er rétt hannaður getur hluturinn veitt betri virkni. Til dæmis, fyrir nokkrum árum, þróuðu Airbus og 3D Systems fyrstu lofthæfu 3D prentuðu útvarpsbylgjur (RF) síuna úr málmi, prófuð og staðfest til notkunar í gervihnöttum í viðskiptafjarskiptafjarskiptum.
Hefð er að RF síur eru hannaðar með því að nota staðlaða íhluti, svo sem rétthyrnd holrúm og þversnið bylgjuleiðara með lóðréttum beygjum, en lögun þeirra og tengingar eru ákvörðuð af stöðluðum ferlum eins og mölun og EDM.
Venjulega er holrúm fyrir RF síu unnið í tveimur hlutum sem eru boltaðir saman, sem eykur ekki aðeins þyngd heldur bætir einnig við samsetningarþrepi og auka gæða skoðunarferli. Með því að nota CST MWS hugbúnað, þrívíddar rafsegulhermtól, þróaði 3D Systems teymið innfellt sporöskjulaga holrúm til að leiðbeina RF straumnum, hönnun sem lækkaði framleiðslukostnað og minnkaði þyngd um 50 prósent.
Ný hugbúnaðarlausn sem byggir á gervigreind gerir hönnunarverkfræðingum kleift að „forrita“ reiknirit og þannig þróast hönnun þeirra og þróast í vörur af flóknum lögun sem auðvelt er að framleiða með aukframleiðslu.
Þessi þróun mun halda áfram, að öllum líkindum endalaust, þar sem hugbúnaðarlausnir halda áfram að þróast. Rétt eins og athugun og greining á „Framtíð gervigreindar og hönnunar - 2017 skýrslu um hönnun og gervigreind“ eftir Fan Ling frá Tongji x Tezan hönnunar- og gervigreindarrannsóknarstofu: Þróun mikillar skiptingar á eftirspurnarhliðinni þarf að vera samsvörun með gervigreind á framboðshliðinni; Þróunin á netinu/tengingu/samskiptum hefur smám saman þróast frá netupplýsingum, netsamböndum og hlutum á netinu yfir í ýmsa færni á netinu og mun að lokum verða á netinu af hjarta og heila—gervigreind/AI; Í fylgd með óbætanlegum einstaklingum með ofurgreinda færni munu halda áfram að koma fram og tímabil meðalmennsku mun enda; framtíðarskipulagið verður nýtt skipulag mannlegrar/tölvusamskipta og þeir munu á sveigjanlegan hátt úthluta verkefnum til ytri hæfileika, innri hæfileika eða véla til að ljúka sjálfkrafa. Vélbúnaðurinn samþættir allt hönnunarvinnuflæðið til að ná ákjósanlegri verklokunarleið.