VTT: один из центров научно-технической мысли Европы | 3D-печать высокопроизводительных, экономичных и легких компонентов | Блок гидравлических клапанов с улучшенными характеристиками
В Техническом исследовательском центре Финляндии (VTT) был успешно реализован проект блока гидравлических клапанов.
Топологическая оптимизация и 3D-печать на установках компании SLM Solutions позволили создать изделие с оптимизированными характеристиками.
Одним из наиболее впечатляющих результатов стало снижение веса нового блока на 66% по сравнению с оригинальной конструкцией.
VTT: один из центров научно-технической мысли Европы
VTT Technical Research Center of Finland Ltd. – крупнейший многопрофильный исследовательский центр в Северной Европе, предоставляющий передовые технологические решения и инновационные услуги. Эта некоммерческая исследовательская организация была основана в 1942 году для научной и общественной деятельности. Штаб-квартира компании расположена в г. Отаниэми. VTT изначально является аббревиатурой финских слов «Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus» (Государственный научно-исследовательский центр).
VTT предлагает услуги в сфере НИОКР целому ряду промышленных секторов. Благодаря своей международной научно-технической сети VTT занимается сбором и распространением информации, повышением уровня знаний о технологиях, созданием бизнес-аналитики и увеличением эффективности производства предприятий-партнеров. В VTT работает 2834 сотрудника, из них 81% имеет высшее образование, 26% – докторские степени. Центр насчитывает 1510 клиентов, 865 из которых – финские компании, 385 – иностранные фирмы, 220 – государственные органы. Патентный портфель VTT состоит из более чем 1200 патентов и 605 научных статей, утвержденных экспертами.
3D-печать высокопроизводительных, экономичных и легких компонентов
Аддитивное производство открывает новые перспективы для промышленности, позволяя реализовывать самые новаторские конструкторские замыслы, а также существенно сокращать срок вывода продукта на рынок. Технический исследовательский центр Финляндии VTT и Nurmi Cylinders Oy совместно разработали экономичный и надежный блок гидравлических клапанов, который изготавливается на 3D-принтере.
3D-печать, также именуемая аддитивной технологией, позволяет воспроизводить объекты практически любой формы без каких-либо ограничений, свойственных традиционным способам производства. Благодаря усовершенствованному дизайну и оптимизированным технологиям экономия, потенциально обеспечиваемая 3D-печатью, распространяется и на проектирование: c помощью моделирования можно сократить число необходимых итераций конструкции. Эта технология также обеспечивает изготовление одноразовых или небольших партий, что снимает дополнительные затраты, обычно связанные с кастомизацией.
Блок гидравлических клапанов с улучшенными характеристиками
- Блок гидравлических клапанов изготавливается в рамках одного процесса на 3D-принтерах SLM.
- Вес нового блока на 66% меньше оригинальной конструкции.
- Экономия веса, объема и материалов.
- Благодаря инновационному дизайну решена проблема утечки.
Конструкция нового блока гидравлических клапанов, разработанного VTT и Nurmi Cylinders, оптимизирована c использованием всех преимуществ технологии селективного лазерного плавления (SLM), позволивших значительно сэкономить вес, объем и материал. В результате было создано изделие, вес которого на 66% меньше исходной модели. Блок клапанов применяется, к примеру, в кранах для регулирования гидравлических цилиндров, работающих под действием давления гидравлической жидкости. Традиционно внутренние каналы блока клапанов создаются при помощи кругового сверления монолитного блока материала. Зачастую требуется дополнительное сверление, из-за чего возникает риск утечек. С помощью аддитивных технологий можно оптимизировать поток жидкости по внутренним каналам и сэкономить на размерах. При этом проблема утечки исчезает, так как не нужно выполнять дополнительное сверление.
Как происходит селективное лазерное плавление: смотрите видео
«Применение лазера в 3D-печати металлами – это новинка для Финляндии. Металлический порошок распределяется послойно, затем лазер расплавляет порошок в необходимых участках. Сейчас разрабатываются уникальные материалы для создания конструкций с совершенно новыми функциональными свойствами, аналогов которым еще не было на рынке. Мы проанализировали затраты на производство и определили, насколько снизятся расходы. В будущем этот способ даст полную свободу конструкторам, поскольку производство больше не будет зависеть от геометрических ограничений», – говорит старший научный сотрудник VTT Петри Лааксо.
В ноябре 2014 года VTT совместно с компаниями частного сектора запустила двухлетний проект, направленный на создание в Финляндии нового производства с использованием аддитивных технологий. Он включает собственные проекты компаний и исследовательский проект VTT, в котором эти компании также задействованы. Tekes, компании-участницы и VTT предоставляют бюджетное финансирование в размере трех миллионов евро.
Подписи к иллюстрациям:
Рис. 1: Результат топологической оптимизации.
Рис. 2: Результат интерпретации и исправления полигональной сетки.
Рис. 3: Анализ сглаженной оптимизированной конструкции.
Рис. 4: Финальный CAD-файл, подготовленный к печати.
Статья опубликована 18.09.2017 , обновлена 07.04.2021
