Struktury lattice - redukcja kosztów wytwarzania elementów drukowanych przestrzennie

Jedną z cech charakterystycznych struktur lattice jest możliwość redukcji masy elementów. W niniejszym wpisie zostanie zaprezentowany przykład redukcji kosztów wytwarzania wkładki z chłodzeniem konfomalnym poprzez wykorzystanie struktury lattice.

Na koszt wytwarzanych przyrostowo detali ma wpływ wiele czynników. Bez wątpienia jednym z głównych jest koszt materiału. Aby oszacować koszt materiału, zostało przyjęte, że detal został wykonany z proszku stali narzędziowej w technologii SLM. W zależności od producenta oraz gatunku stali ceny rynkowe różnią się, ale przyjmując dolną granicę, można założyć cenę 100 euro/kg. 

Porównane zostaną dwie wkładki z chłodzeniem konformalnym. Pierwsza wykonana z pełnej bryły, a druga odchudzona z wykorzystaniem struktur lattice. Oprócz redukcji masy elementu, stosując strukturę lattice projektant może w płynny sposób kształtować sztywność elementu, za pomocą relatywnej gęstości siatki. Dodatkowo sztywność ta może być kształtowana niezależnie w każdym kierunku oraz różnić się wewnątrz części. Sam proces wykonywania obliczeń został przedstawiony we wcześniejszym wpisie: https://www.nxcad.pl/nx-cae/symulacja-wytrzymalosciowa-elementow-drukowanych-3d-siatki-lattice

​Poniżej zostały pokazane wizualizacje porównujące budowę wewnętrzną wkładek oraz wyniki analizy. Dodatkowo została zamieszczona tabela z wyliczeniem różnicy kosztów materiału niezbędnego do wytworzenia obu elementów.

​​Wkładka pełna ​Wkładka ze strukutą lattice
​Maksymalne ugięcie (p=40 MPa) ​0,0087 mm ​0,0371 mm
​Masa (stal narzędziowa) ​24,9 kg ​14,5 kg
​Koszt materiału (koszt jednostkowy 100 euro/kg; odzysk 100% niespieczonego proszku) 2490 euro ​1450 euro
​Różnica ​1040 euro

​Zastosowanie struktury lattice pozwoliło zredukować masę wkładki o ponad 58%, przy zachowaniu dopuszczalnej wartości maksymalnego ugięcia. Przekłada się to na ponad 1000 euro różnicy w koszcie materiału. Liczba ta może być większa, gdy wykorzystany zostanie droższy materiał, a ponadto będzie ona mnożona z każdą kolejną sztuką. Należy pamiętać, że jest to jedynie wycinek funkcjonalności pakietu Lattice Structures Design, a korzyści płynące z jego wykorzystania są w wiele szersze.

 

Komentarze

Umieść swój komentarz jako pierwszy!
Gość
sobota, 24, październik 2020

Zdjęcie captcha

Najbardziej popularne posty

04 listopad 2018
NX CAD
Tworzenie własnych szablonów rysunkowych jest nieodzowną częścią pracy na nowym systemie CAD. Z tego powodu w niniejszym artykule zostanie opisana metoda dodawania i edycji własnych formatek w NXCAD, aby oszczędzić niepotrzebnej pracy na dostosowywaniu arkusza w każdym nowym projekcie....
13 wrzesień 2018
NX CAD
​NX (poprzednia nazwa Unigraphics) instaluje się domyślnie w kilkunastu językach. W dowolnej chwili użytkownik może zmienić język menu, mimo że podczas instalacji została wybrana tylko jedna pozycja (np. polish).   Zmianę języka można zrealizować na 2 sposoby: 1. Edycja zmienn...
11 styczeń 2019
NX CAD
Oprogramowanie NX w standardzie posiada szeroko rozbudowaną bibliotekę części znormalizowanych, jak również umożliwia zamodelowanie oraz parametryzację dowolnego elementu.Zredagowanie wyżej wymienionego zagadnienia zostanie przedstawione na podstawie śruby imbusowej DIN7380 ...
27 listopad 2018
NX CAD
Klonowanie w NX jest przeznaczone do szybkiego kopiowania plików ze zmienionymi nazwami. Kopiowanie odbywa się według reguł nazewnictwa, co znacznie skraca czas potrzeby na modyfikację nazw. Pliki po zmianie nazw nie tracą żadnych powiązań. Klonowanie umożliwia szybkie kopiowanie podzespół i wy...
01 sierpień 2018
NX CAD
Podczas pracy nad detalem gdy już proces projektowania jest zakończony, możemy bezpośrednio w środowisku "Modelowania" przygotować odpowiednie widoki. Gdy nasza licencja NX posiada moduł do aplikacji "PMI" użytkownik jest w stanie poza zwykłymi widokami stworzyć przekrój, który nastę...