تقنيات مضافة ومسح ثلاثي الأبعاد في الهندسة الميكانيكية: 7 قصص نجاح

أصبحت التقنيات ثلاثية الأبعاد محور اهتمام المعارض الصناعية الروسية الكبرى ، مما يعكس رغبة الشركات في تنفيذ حلول ثلاثية الأبعاد مبتكرة في سلاسل الإنتاج الخاصة بها. لذلك ، في معرض Metalworking-2018 ، تم تقديم التقنيات المضافة أولاً في موقع منفصل ؛ أصبح الإنتاج الرقمي هو الموضوع الرئيسي لمعرض Innoprom الدولي الصناعي ، الذي عقد في يوليو 2018 في يكاترينبرج.

للهندسة ، باعتبارها واحدة من القطاعات الرئيسية للاقتصاد الروسي ، وتطوير معدات جديدة وتطبيق حلول متقدمة في غاية الأهمية. تكنولوجيا 3D تلبي تماما هذه الاحتياجات. تحسين ، أنها توفر كفاءة متزايدة ، مما يسمح للشركات للحد من وتبسيط العملية وتحسين تكاليف الإنتاج.

على سبيل المثال ، لن يستغرق إنشاء نموذج أولي على طابعة ثلاثية الأبعاد شهورًا ، كما هو الحال في الإنتاج التقليدي ، ولكن بضع ساعات فقط. توفير كبير في الوقت المستغرق في الانتهاء من التصميم وإطلاق المنتج في الإنتاج الضخم ، وبالتالي ، يتم تخفيض تكلفة المشروع بالكامل. بفضل استخدام الماسحات ثلاثية الأبعاد والبرامج للهندسة العكسية والتحكم في الهندسة ، يتم تقليل الوقت والمال بمعدل 1.5 مرة في المتوسط.

فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد

• إنتاج أجزاء مع هندسة أي تعقيد ، الأمر الذي يترك وراءه إمكانيات الطرق التقليدية.
• تعظيم الاستفادة من معلمات المنتج مثل الدقة والقوة ، بالإضافة إلى تقليل الوزن بسبب إنشاء جدران فائقة السطوع وقنوات داخلية وهياكل الكترونية.
• تسريع وخفض تكلفة عملية الإنتاج: ليست هناك حاجة لاستخدام معدات باهظة الثمن ، وفي بعض الحالات ، بالقطع.
• تحسين ربحية إنتاج المنتجات الصغيرة والمخصصة.
• تقليل مخاطر التصميم والأخطاء ، بما في ذلك بسبب إمكانية تغييرات التصميم في المراحل اللاحقة من التصميم.
• إدارة الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمنتج من خلال استخدام مواد عالية التقنية.

المهام التي تم حلها في الهندسة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد

1. الاختبار الوظيفي والنماذج.
2. إنتاج النماذج الفنية لاختبار تصميم المنتجات.
3. إجراء التجارب التكنولوجية.
4. فحص المنتجات لبيئة العمل.
5. إنشاء نماذج رئيسية للصب ، بما في ذلك نماذج الشمع المفقودة والمحترقة.
6. إنتاج الأدوات بسرعة.
7. إنتاج عناصر تشكيل القوالب لقوالب التشكيل بالحرارة والمواد الخفيفة.
8. إنتاج الأجزاء الوظيفية لمجموعة متنوعة من الوحدات والتجمعات.
9. إنشاء هياكل معقدة ، بما في ذلك الهياكل الصلبة ، والتي تم تجميعها سابقا من العديد من العناصر.

تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد للشركات الهندسية

• الودائع (FDM).
• حبر الطباعة بالألوان الكاملة (CJP).
• الطباعة النافثة للحبر متعددة (MJP).
• التصوير المجسم بالليزر (SLA).
• ذوبان الليزر الانتقائي (SLM).
• تلبد الليزر الانتقائي (SLS).

فوائد المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد

• أجهزة المسح عالية السرعة.
• قياسات دقيقة في الاستخدام الفعلي.
• القدرة على الاندماج في نظم الإنتاج الآلي .
• قياس أي كائنات ، بغض النظر عن الحجم أو التعقيد أو المواد أو اللون.
• البساطة والراحة في العمل.

المهام التي تم حلها باستخدام الماسحات ثلاثية الأبعاد والبرامج المتخصصة

1. الهندسة العكسية ( الهندسة العكسية) ، الحصول على الرسومات النهائية.
2. مراقبة المترولوجية للمنتجات في عملية التصنيع ، وتحليل ارتداء.
3. السيطرة على الهندسة والتشوه والأضرار التي لحقت المنتجات.
4. مراقبة الجودة .
5. الأرشفة الرقمية.

7 قصص نجاح

كتلة صمام هيدروليكي



صمام النهائي بلوك ملف CAD جاهز للطباعة ثلاثية الأبعاد

تم تحسين تصميم مجموعة الصمامات الهيدروليكية الجديدة ، التي طورتها VTT و Nurmi Cylinders ، باستخدام تقنية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) ، والتي يمكنها توفير الوزن والحجم والمواد بشكل كبير. نتيجة لذلك ، تم إنشاء منتج يقل وزنه بنسبة 66٪ عن الطراز الأصلي. بفضل التصميم المبتكر ، كان من الممكن تحسين تدفق السوائل عبر القنوات الداخلية وحل مشكلة التسرب.

المشروع بالتفصيل

خلاط الغاز



مخطط لخلاط جميع المعادن التي تم إنشاؤها باستخدام تقنية SLM. أسفل اليمين: النموذج الأصلي المكون من 12 عنصرًا

قام مركز Jurec Rapid Prototyping Center ، الذي يستخدم معدات SLM Solutions ، بإنجاز مشروع لترقية خلاط الغاز السائل. في البداية ، تم تجميع الجهاز من 12 جزءًا ، بما في ذلك 3 عناصر كبيرة - توصيلات الجسم ذات الحواف الأولى والثانية وإدخال الخلاط. جعل ذوبان الليزر الانتقائي من الممكن إنشاء جسم واحد ، مما يقلل من عدد الأجزاء من 12 إلى واحد. ليست هناك حاجة لاستخدام عدة معادن ووصلات شفة: داخل العلبة المعدنية بالكامل ، يتم قطع الخيوط ببساطة ، بحيث يتم تقليل وزن الخلاط من 1.3 كجم إلى 50 جم ، وتقلص مدة الإنتاج إلى النصف. أخيرًا ، انخفضت التكاليف المالية للإنتاج بنسبة 73٪.

أمثلة عملية أكثر للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد

الخائن الصوتي



يسار: نموذج رئيسي مكون من جزأين مطبوع على طابعة ثلاثية الأبعاد. اليمين: إزالة الجزء النهائي من قالب السيليكون.

OJSC Concern Okeanpribor OJSC (سانت بطرسبرغ) تصنع أنظمة الاتصالات للبحرية الروسية ، بما في ذلك المعدات مع عدد كبير من العناصر الصغيرة ، على سبيل المثال ، الخائن - أحد المكونات الرئيسية لهوائي السونار الجديد. من أجل النماذج الأولية السريعة في تصنيع الأجزاء المقولبة بالحقن ، يستخدم الاهتمام طابعة ثلاثية الأبعاد 3D Systems ProJet 660Pro تعمل على تقنية CJP. يزرع قالب على طابعة ثلاثية الأبعاد ، ثم تمتلئ بالسيليكون. يمكن سكب أي مواد أخرى في قالب السيليكون ، في هذه الحالة من مادة البولي يوريثين. نتيجة لذلك ، تتلقى الشركة نوعًا من النماذج - ليس فقط نموذج أولي ، ولكن نموذج أولي ، جاهز للاستخدام. سيتطلب تنفيذ المشروع باستخدام الطرق القياسية عدة أشهر ، ولكن بفضل الطابعة ثلاثية الأبعاد ، تم تقليل وقت إنشاء الهوائي إلى ثلاثة أسابيع.

المشروع بالتفصيل

مكونات محرك التوربينات الغازية



نموذج الشمع 3D والمنتج النهائي

الشركة الأمريكية Turbine Technologies، Ltd. طور تعديل محركات الاحتراق الداخلي التي يتم تثبيت التوربينات ذات الضغط العالي. اشترت الشركة طابعة 3D Systems ProJet MJP 3600W ثلاثية الأبعاد للطباعة ثلاثية الأبعاد لنماذج الشمع وتتلقى الصب النهائي في غضون 3-4 أيام. تصنع طرز الشمع الآن مباشرةً من طرز CAD ثلاثية الأبعاد ، ويقوم مصنّع Turbine Technologies بتصنيع مكونات النموذج الأولي لمحركات التوربينات الغازية بدقة أكبر وتكلفة أقل.

أمثلة عملية أكثر لاستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في عملية الاستثمار

مكونات ومكونات لصناعة الطائرات



توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام البوليميرات الضوئية باستخدام تقنية QuickCast الوقت والمال ، حيث إنها تلغي الحاجة إلى معدات باهظة الثمن

تقوم شركة Vaupell بتطوير حلول التصنيع للمسابك التي تلبي الطلبات من صناعات الفضاء والدفاع. بفضل الطابعة ثلاثية الأبعاد المجسمة 3D Systems ProX 800 ، تمكنت الشركة من زيادة كفاءة الإنتاج بشكل جذري. تحتوي الطابعة على وضع طباعة خاص مع فوتوبوليمير - QuickCast ، الذي يعيد إنتاج الغلاف الخارجي ذي الجدران الرقيقة للجزء ، وتملأ الفراغات الموجودة داخل الجزء بهيكل شبكي . تحل طرازات QuickCast محل نماذج مسبك التقليدية ولا تتطلب معدات باهظة الثمن. وبالتالي ، خفضت الشركة تكلفة نماذج مسبك بنسبة 95 ٪.

شاهد الفيديو

السيطرة على هندسة السكن مضخة



بطانة خريطة الانحراف الهندسة

أكملت IQB Technologies مشروعًا شمل مسحًا ثلاثي الأبعاد لمضخة المضخة بعد تصنيعها ومسحًا ثلاثي الأبعاد منفصلاً للإسكان مع بطانة للتحكم في سمك الطلاء. في المرحلة الأولى ، تم ترقيم المنتج باستخدام ماسح ثلاثي الأبعاد ثلاثي الأبعاد يدويًا Creaform HandySCAN 700 ، ومن ثم تم الحصول على نموذج ثلاثي الأبعاد عالي الكثافة من غلاف المضخة. ثم أجرى الخبراء تحكمًا في الانحرافات الهندسية في برنامج Geomagic Control X. الانحرافات المحددة في سطح الطلاء تخلق ضغطًا إضافيًا على الهيكل ، وبالتالي تقلل من عمره. تم الانتهاء من المشروع في 4 ساعات فقط.

أمثلة عملية أكثر لمراقبة الجودة باستخدام الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد

التوربينات الهيدروليكية المكره عكس الهندسة



مسح ثلاثي الأبعاد لعجلة التوربينات للهندسة العكسية اللاحقة

اتصلت Dependable Industries (وهي شركة مصنعة لنماذج وأدوات مسبك من فانكوفر) بمنظم الأعمال Matthew Percival من شركة 3D Rev Eng للمساعدة في الهندسة العكسية لصب الدفاعة من التوربينات الهيدروليكية ذات المحور الشعاعي. يتيح لك برنامج الهندسة العكسية Geomagic Design X إنشاء نماذج بأشكال معقدة في غضون ساعات قليلة قد تستغرق عدة أسابيع لاستخدام التقنيات التقليدية. بفضل Geomagic Design X ، تم تقليل الوقت الهندسي العكسي بنسبة 50٪ وخفضت تكاليف التصنيع بنسبة 48٪.

المشروع بالتفصيل

الخاتمة

التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد لها بعض القيود. هذا هو ارتفاع تكلفة المعدات والمواد ، وعدم كفاية المعرفة ، ونقص المتخصصين ، وصعوبات الاندماج في السلاسل التكنولوجية التقليدية. لا يمكن أن تحل الأساليب المضافة اليوم محل التقنيات التقليدية أو تحل محلها ، ولكنها تثبت الفوائد الاقتصادية للنماذج الأولية والإنتاج على نطاق صغير وتصبح الحل الوحيد الممكن في تصنيع الأجزاء الصغيرة المعقدة. في نهاية المطاف ، فإن استخدام تقنيات الطباعة والمسح الضوئي والنمذجة ثلاثية الأبعاد يجعل من الممكن طرح منتجات جديدة في السوق بشكل أسرع ، وبالتالي زيادة القدرة التنافسية للمؤسسات الهندسية.