Technologies additives et numérisation 3D en génie mécanique: 7 histoires de réussite

Les technologies 3D deviennent de plus en plus le centre des principales expositions industrielles russes, ce qui reflète la volonté des entreprises de mettre en œuvre des solutions 3D innovantes dans leurs chaînes de production. Ainsi, lors de l'exposition Metalworking-2018, les technologies additives ont d'abord été présentées sur un site séparé; La production numérique est devenue le thème principal de l'Innoprom International Industrial Exhibition, qui s'est tenue en juillet 2018 à Iekaterinbourg.

Pour l'ingénierie, en tant que l'un des secteurs clés de l'économie russe, le développement de nouveaux équipements et l'application de solutions avancées sont extrêmement importants. La technologie 3D répond pleinement à ces besoins. S'améliorant, ils offrent une efficacité croissante, permettant aux entreprises de réduire et de simplifier le processus et d'optimiser les coûts de production.

Par exemple, la création d'un prototype sur une imprimante 3D ne prendra pas des mois, comme dans une production traditionnelle, mais seulement quelques heures. Gain de temps considérable consacré à la finalisation de la conception et au lancement du produit en production de masse et, par conséquent, le coût de l'ensemble du projet est réduit. Grâce à l'utilisation de scanners 3D et de logiciels pour l'ingénierie inverse et le contrôle de la géométrie, le temps et l'argent sont réduits en moyenne de 1,5 fois.

Avantages de l'impression 3D

• Production de pièces avec une géométrie de toute complexité , ce qui laisse loin derrière les possibilités des méthodes traditionnelles.
• Optimisation des paramètres du produit tels que la précision et la résistance, ainsi que la réduction de poids grâce à la création de parois ultrafines, de canaux internes et de structures bioniques.
• Accélération et réduction du coût du processus de production: il n'est pas nécessaire d'utiliser des équipements coûteux, et dans certains cas, d'usinage.
• Amélioration de la rentabilité de la production de produits à petite échelle et personnalisés.
• Réduire les risques et les erreurs de conception, notamment en raison de la possibilité de modifications de conception aux étapes ultérieures de la conception.
• Gestion des propriétés physiques et mécaniques du produit grâce à l'utilisation de matériaux de haute technologie.

Tâches résolues en ingénierie à l'aide de l'impression 3D

1. Tests fonctionnels et prototypage.
2. Réalisation de prototypes techniques pour tester la conception des produits.
3. Réalisation d'expériences technologiques.
4. Vérification de l'ergonomie des produits.
5. Création de modèles maîtres pour la coulée, y compris pour les modèles en cire perdue et brûlés.
6. Production d'outillage rapide.
7. Production d'éléments de moulage de moules pour le moulage de thermoplastiques et de matériaux légers.
8. Production de pièces fonctionnelles pour une variété d'unités et d'assemblages.
9. Création de structures complexes, y compris solides, qui étaient auparavant assemblées à partir de nombreux éléments.

Technologie d'impression 3D pour les sociétés d'ingénierie

• Dépôts (FDM).
• Impression jet d'encre couleur (CJP).
• Impression multi jet d'encre (MJP).
• Stéréolithographie laser (SLA).
• Fusion laser sélective (SLM).
• Frittage laser sélectif (SLS).

Avantages de la numérisation 3D

• Dispositifs de numérisation à haute vitesse.
• Mesures précises en utilisation réelle.
• Capacité à s'intégrer dans des systèmes de production automatisés .
• Mesure de tout objet, quelle que soit sa taille, sa complexité, sa matière ou sa couleur.
• Simplicité et commodité au travail.

Tâches résolues à l'aide de scanners 3D et de logiciels spécialisés

1. Reverse engineering (reverse engineering), obtention de dessins finis.
2. Contrôle métrologique des produits en cours de fabrication, analyse d'usure.
3. Contrôle de la géométrie, de la déformation et de l'endommagement des produits.
4. Contrôle qualité .
5. Archivage numérique.

7 histoires de réussite

Bloc de soupape hydraulique



Fichier CAO de bloc de valve final prêt pour l'impression 3D

La conception du nouveau bloc de soupape hydraulique, développé par VTT et Nurmi Cylinders, a été optimisée à l'aide de la technologie de fusion laser sélective (SLM), qui peut considérablement réduire le poids, le volume et le matériau. En conséquence, un produit a été créé dont le poids est 66% inférieur au modèle d'origine. Grâce à la conception innovante, il a été possible d'optimiser le flux de fluide à travers les canaux internes et de résoudre le problème de fuite.

Projet en détail

Mélangeur de gaz



Schéma d'un mélangeur tout métal créé à l'aide de la technologie SLM. En bas à droite: le modèle original à 12 éléments

Le Jurec Rapid Prototyping Center, utilisant l'équipement SLM Solutions, a achevé un projet de mise à niveau d'un mélangeur liquide-gaz. Initialement, l'appareil était assemblé en 12 parties, dont 3 gros éléments - les première et deuxième connexions du corps à bride et l'insert du mélangeur. La fusion sélective au laser a permis de créer un seul corps, réduisant le nombre de pièces de 12 à un. Il n'est pas nécessaire d'utiliser plusieurs connexions métalliques et à brides: les filets sont simplement coupés à l'intérieur du boîtier entièrement métallique, ce qui réduit le poids du mélangeur de 1,3 kg à 50 g. Le temps de production a été divisé par deux. Enfin, les coûts financiers de production ont diminué de 73%.

Exemples plus pratiques d'impression 3D sur métal

Séparateur acoustique



Gauche: un formulaire maître en deux parties imprimé sur une imprimante 3D. Droite: retrait de la pièce finie du moule en silicone.

OJSC Concern Okeanpribor OJSC (Saint-Pétersbourg) fabrique des systèmes de communication pour la marine russe, y compris des équipements avec un grand nombre de petits éléments, par exemple un séparateur - l'un des principaux composants de la nouvelle antenne sonar. Pour le prototypage rapide dans la fabrication de pièces moulées par injection, le souci utilise une imprimante 3D professionnelle 3D Systems ProJet 660Pro, travaillant sur la technologie CJP. Un moule est cultivé sur une imprimante 3D, qui est ensuite remplie de silicone. Tout autre matériau peut être coulé dans le moule en silicone, en l'occurrence le polyuréthane. En conséquence, la société reçoit une sorte de formulaire pour les formulaires - pas seulement un prototype, mais un prototype, prêt à l'emploi. La mise en œuvre du projet en utilisant des méthodes standard nécessiterait plusieurs mois, mais grâce à l'imprimante 3D, le temps de création de l'antenne a été réduit à trois semaines.

Projet en détail

Composants de moteur à turbine à gaz



Modèle de cire 3D et produit fini

La société américaine Turbine Technologies, Ltd. développé une modification des moteurs à combustion interne sur lesquels des turbines haute pression sont installées. La société a acheté l'imprimante 3D 3D Systems ProJet MJP 3600W pour l'impression 3D de modèles en cire et reçoit le moulage fini dans les 3-4 jours. Les modèles de cire sont désormais fabriqués directement à partir de modèles CAO 3D, et la fonderie Turbine Technologies fabrique des composants prototypes de moteurs à turbine à gaz avec une plus grande précision et des coûts inférieurs.

Des exemples plus pratiques de l'utilisation de l'impression 3D dans la coulée de précision

Composants et composants pour l'industrie aéronautique



L'impression 3D avec des photopolymères utilisant la technologie QuickCast permet d'économiser du temps et de l'argent, car elle élimine le besoin d'équipements coûteux

Vaupell développe des solutions de fabrication pour les fonderies qui répondent aux commandes des industries de l'aérospatiale et de la défense. Grâce à l'imprimante 3D stéréolithographique 3D Systems ProX 800, l'entreprise a pu augmenter radicalement l'efficacité de sa production. L'imprimante dispose d'un mode d'impression spécial avec du photopolymère - QuickCast , qui reproduit la coque externe à paroi mince de la pièce, et les vides à l'intérieur de la pièce sont remplis d'une structure maillée. Les modèles QuickCast remplacent les modèles de fonderie traditionnels et ne nécessitent pas d'équipement coûteux. Ainsi, l'entreprise a réduit le coût des modèles de fonderie de 95%.

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Contrôler la géométrie du corps de pompe



Carte d'écart de géométrie de revêtement

IQB Technologies a terminé un projet qui comprenait un scan 3D du corps de pompe après usinage et un scan 3D séparé du corps avec doublure pour contrôler l'épaisseur du revêtement. À la première étape, le produit a été numérisé avec un scanner 3D portable Creaform HandySCAN 700, puis un modèle 3D en poly élevé du corps de pompe a été obtenu. Les experts ont ensuite effectué un contrôle des écarts de géométrie dans le logiciel Geomagic Control X. Les écarts identifiés dans la surface du revêtement créent une pression supplémentaire sur le boîtier, par conséquent, réduisent sa durée de vie. Le projet a été achevé en seulement 4 heures.

Des exemples plus pratiques de contrôle qualité à l'aide d'un scanner 3D

Ingénierie inverse de turbine de turbine hydraulique



Numérisation 3D d'une roue de turbine pour une ingénierie inverse ultérieure

Dependable Industries (un fabricant de modèles et d'outils de fonderie de Vancouver) a contacté l'entrepreneur Matthew Percival de 3D Rev Eng pour aider à l'ingénierie inverse du moulage de la roue d'une turbine hydraulique à axe radial. Le programme d'ingénierie inverse de Geomagic Design X vous permet de créer des modèles avec des formes complexes en quelques heures, ce qui prendrait plusieurs semaines pour être réalisé à l'aide de technologies traditionnelles. Grâce à Geomagic Design X, le temps de rétro-ingénierie a été réduit de 50% et les coûts de fabrication ont été réduits de 48%.

Projet en détail

Conclusion

La technologie 3D a certaines limites. Il s'agit du coût élevé des équipements et des matériaux, des connaissances insuffisantes, du manque de spécialistes et des difficultés d'intégration dans les chaînes technologiques traditionnelles. Les méthodes additives ne peuvent pas aujourd'hui remplacer ou remplacer les technologies classiques, mais elles prouvent les avantages économiques du prototypage et de la production à petite échelle et deviennent la seule solution possible dans la fabrication de petites pièces complexes. En fin de compte, l'utilisation de technologies d'impression, de numérisation et de modélisation en trois dimensions permet de commercialiser plus rapidement de nouveaux produits et, par conséquent, augmente la compétitivité des entreprises d'ingénierie.