Caso em segundo plano
Usando a tecnologia de fusão a laser - uma das tecnologias de impressão 3D - uma cooperação científica e industrial criou um motor de combustão interna com quase 21% menos peso no projeto "Leichtbau Motor". Este notável impacto na redução de peso atraiu muito interesse, particularmente no setor aeroespacial, onde o desempenho e a eficiência das aeronaves dependem de um design leve.
ideias técnicas
Ao empilhar materiais camada por camada, a tecnologia de impressão 3D de metal é um método de fabricação aditiva que transforma modelos digitais em físicos. A ideia básica é produzir um modelo 3D do produto pretendido usando software de design auxiliado por computador (CAD), depois fatiar e decompor o modelo em várias camadas finas, produzindo o caminho de impressão para cada camada fina. Após escolher a impressora 3D e os materiais adequados, mova os arquivos fatiados para a impressora para impressão camada por camada e por fim finalize a produção do objeto.
exame de caso
Design para redução de peso do cárter e do cabeçote
A equipe do projeto "Leichtbau Motor" decidiu maximizar o desempenho do cabeçote do motor e do cárter. Essas duas peças fundidas em liga de alumínio tiveram notável redução de peso após a remanufatura da tecnologia de impressão 3D.
A cobertura do cilindro:
Através da otimização topológica do cabeçote, o cabeçote reconstruído reduziu o peso em 2,3 kg, ou seja, 22% menos que o componente original.
A secção que sofre grandes esforços mecânicos foi reforçada para garantir a resistência após a redução de peso. Vigas T duplas (IPB) combinadas com gavetas fechadas integradas produzem a relação ideal entre redução de peso e retenção de rigidez.
O inovador sistema de resfriamento de fluxo cruzado reduz a temperatura na câmara de combustão em até 40% usando uma linha de resfriamento separada em vez de uma camisa de água de grande capacidade, diminuindo assim a ingestão de água necessária.
Cárter:
Projetos para redução de peso: O cárter reconstruído pesa menos 5,1 kg. Projetado como uma saia curta com base de alumínio, o cárter substitui a tampa do mancal de aço pela base, diminuindo assim o atrito do mancal principal do motor diesel básico.
As estruturas de carga horizontais abertas encontradas na divisória do cárter são reforçadas com materiais compósitos com nervuras cruzadas em locais adequados. O reforço extra vem dos dois tubos de conexão leves nas proximidades do eixo de equilíbrio.
A otimização do material é a resina fenólica reforçada com fibra de vidro que compõe a tampa lateral do cárter, economizando cerca de 15% do peso.
Melhoria do circuito de óleo e tubo de escape
Tubo de escape: A camada de isolamento é impressa diretamente usando tecnologia de impressão 3D, acelerando assim a geração de calor no sistema de pós-tratamento dos gases de escape.
Otimizando os circuitos de óleo: Tanto durante a partida a frio quanto na operação regular, o melhor circuito de óleo oferece benefícios adicionais. Nova fiação (dobra em vez de deflexão acentuada) e melhorias na seção transversal reduzem conjuntamente as perdas de pressão no cabeçote e no cárter em 22%.
Aplicações de benefícios
design leve: por meio de estruturas de impressão ideais e qualidades de materiais aprimoradas, a tecnologia de impressão 3D de metal alcança um design leve de componentes de aviação, aumentando significativamente o desempenho e a eficiência das aeronaves.
Como uma técnica de fabricação aditiva, a tecnologia de impressão 3D de metal evita essencialmente a perda de recursos, tempo e outros custos no processo de "fabricação de materiais iguais e fabricação subtrativa". A personalização pessoal ajuda a encurtar o ciclo criativo e aumentar a eficiência da fabricação.
Fabricação com uma estrutura complexa: a tecnologia de impressão 3D de metal pode traduzir imediatamente modelos CAD em modelos físicos para componentes de aviação com estruturas complicadas, realizando assim uma replicação exata--um para um e enfrentando o desafio da difícil reprodução em técnicas de fabricação convencionais.
Alguns componentes da aviação no setor aeroespacial têm uma vida útil limitada e necessitam de manutenção e reparação regulares. A rápida produção de componentes e a restauração exata das áreas danificadas, possibilitadas pelas tecnologias de impressão 3D em metal, ajudam a economizar custos de produção.
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