ऑटोमोटिव उद्योग में 3 डी मेटल प्रिंटिंग: छोटी शुरुआत

EDAG, Voestalpine, और SimACT ने एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग की क्षमता का उपयोग करके लाइटहिंज + इंजन हुड लूप विकसित किया है। घटकों को दो लेजर (चयनात्मक लेजर पिघलने की तकनीक) के साथ एसएलएम 280 धातु 3 डी प्रिंटर का उपयोग करके वोस्टालपाइन एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सेंटर में निर्मित किया गया था। परिणाम: वजन में कमी, सामग्री की बचत और कार्यात्मक एकीकरण।

वर्तमान स्थिति और कार्य

इंजन की हुड के लिए सक्रिय काज प्रणाली कड़े सुरक्षा और कार्यक्षमता आवश्यकताओं के कारण बहुत जटिल है। एक पैदल यात्री को शामिल करते हुए ट्रैफ़िक दुर्घटना में, वे टकराते हुए ऑब्जेक्ट और कठोर इंजन घटकों के बीच की दूरी को इंजन हुड बढ़ाकर बढ़ाते हैं। पाइरोटेक्निक एक्ट्यूएटर एक दूसरे विभाजन में सक्रिय होता है और हुड को बढ़ाता है।

प्रति वर्ष 30 हजार से अधिक इकाइयों के धारावाहिक उत्पादन के साथ, इस तरह के लूप सिस्टम का निर्माण मुद्रांकन, कास्टिंग या दबाकर किया जा सकता है। जटिल किनेमैटिक्स के कारण, बड़ी संख्या में व्यक्तिगत भागों (लगभग 40 घटक प्रति वाहन) और उच्च विधानसभा और विनिर्माण लागत की आवश्यकता होती है। शीट मेटल से सक्रिय लूप के निर्माण में, प्रत्येक लूप का वजन लगभग 1,500 ग्राम होता है, जिससे कार का महत्वपूर्ण भार होता है।

एसएलएम प्रौद्योगिकी ने उत्पाद के वजन को 52% तक कम कर दिया है और शीट धातु के मूल डिजाइन की तुलना में घटकों की संख्या 68% कम कर दी है

इसी समय, मौजूदा आर्थिक प्रतिबंध बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते हुए, प्रति वर्ष 80 से 30 हजार इकाइयों की मात्रा के साथ छोटे पैमाने पर उत्पादन की लागत को कवर करने की अनुमति नहीं देते हैं। इसके अलावा, स्पोर्ट्स कारों के मामले में , कार के डिजाइन और इसके सामने के हिस्से में असेंबली के लिए जगह की कमी, एक नियम के रूप में, शीट धातु से सक्रिय इंजन हुड लूप के निर्माण की संभावना को बाहर करता है।

छोटे बैच उत्पादन में निवेश को कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए वर्कअराउंड आमतौर पर सक्रिय छोरों के बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रक्रियाओं के अनुकूलन के साथ पैकेजिंग और डिजाइन की समस्याओं से जुड़े होते हैं। इस प्रकार, EDAG, Voestalpine Additive Manufacturing Center और SimPORT की एक संयुक्त परियोजना को इन समस्याओं को हल करने के लिए additive विनिर्माण की क्षमता का दोहन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

समाधान: 3 डी धातु मुद्रण

डिज़ाइन

उच्च आवश्यकताओं को शुरू से ही हुड लूप पर लगाया गया था: वजन में सबसे बड़ी संभावित कमी के साथ ताकत और कठोरता के लिए आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक था। घटकों की संख्या में इसी कमी के साथ कार्यात्मक एकीकरण करना भी महत्वपूर्ण था।

सबसे पहले, टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन किया गया था, जिसमें वास्तविक भार के आधार पर न्यूनतम सामग्री आवश्यकताओं की गणना शामिल थी। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त जटिल ज्यामितीय आकृतियों को आमतौर पर केवल लेज़र पिघलने की तकनीक का उपयोग करके कई समर्थन का उपयोग करके महसूस किया जा सकता है। लाइटहिंज + परियोजना में, बाद में हटाए गए समर्थन का हिस्सा पिघला हुआ सामग्री की कुल मात्रा का लगभग 50% होना था। संयुक्त कार्य के दौरान, यह आंकड़ा क्रमिक रूप से कम हो गया, पहले 30% और फिर 18% हो गया। इसने प्रसंस्करण कार्यों के एक महत्वपूर्ण हिस्से को समाप्त कर दिया और सामग्रियों के उपयोग में उच्च दक्षता सुनिश्चित की।

हालांकि टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन को पोस्ट-प्रोसेसिंग को कम करने के लिए महत्वपूर्ण डिज़ाइन परिवर्तनों की आवश्यकता थी, अंतिम परिणाम ने बायोनिक सिद्धांतों के उपयोग के माध्यम से मूल शीट धातु संरचना की तुलना में द्रव्यमान में 52% की कमी प्रदान की।


एक इंजन हुड लूप एक additive तरीके से (बाएं) और शीट धातु (दाएं) / फोटो EDAG से बना है


सामग्री की मात्रा 50% (बाएं) से 30% से कम करने के लिए उनके हिस्से को कम करने के साथ समर्थन की संख्या को कम से कम करना / Photo EDAG

क्रियात्मक एकीकरण

इस लूप को एक स्वचालित हुड उद्घाटन समारोह से सुसज्जित करने की आवश्यकता है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग द्वारा डिजाइन की गई स्वतंत्रता ने EDAG इंजीनियरों को पूर्वनिर्धारित ब्रेक पॉइंट के साथ परिष्कृत डिजाइन विकसित करने में सक्षम बनाया है। इसके अलावा, गैस वसंत कनेक्शन बिंदु, वाइपर ट्यूब माउंट और कंधे के पेंच को लूप में एकीकृत करना संभव था। इस कार्यात्मक एकीकरण ने मूल शीट धातु के हिस्से की तुलना में घटकों की संख्या 68% कम कर दी, संरचना के प्रारंभिक द्रव्यमान को काफी कम कर दिया। इस तरह के एक एकीकृत डिजाइन में, इस टिका को उच्च परिचालन आवश्यकताओं के साथ खेल और अन्य कारों के सीमित स्थान में स्थापित किया जा सकता है।

सिम्पट एडिटिव सॉफ्टवेयर


निचले हिस्से में विकृति के मुआवजे से पहले और बाद में राज्य की तुलना: सीएडी मॉडल (बाएं) के सापेक्ष विरूपण; सिमुलेशन परिणाम (दाएं) / फोटो सिमेक्ट्री के अनुसार मुआवजा घटक की विकृति

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग प्रोसेस के दौरान कंसेंटेड हीट इनपुट तेजी से हीटिंग और कूलिंग की वजह से विरूपण और आंतरिक तनाव की उपस्थिति का कारण बनता है। जैसा कि माप से पता चला है, विरूपण क्षतिपूर्ति के बिना, यह सीएडी मॉडल से लूप आकार के 1-2 मिमी विचलन का कारण बन सकता है। इसलिए, एक additive तरीके से घटकों के विकास और उत्पादन में एक महत्वपूर्ण मध्यवर्ती कदम एक वास्तविक लेजर पिघलने की प्रक्रिया का अनुकरण है । इस प्रयोजन के लिए, हमने विशेष रूप से एडिटिव विनिर्माण के लिए विकसित सिमेक्ट एडिटिव सॉफ्टवेयर का उपयोग किया। यह सॉफ़्टवेयर आपको 3 डी प्रिंटिंग प्रक्रिया और बाद के प्रसंस्करण चरणों को अनुकरण करने की अनुमति देता है, जिससे विकृति और आंतरिक तनाव की उपस्थिति का अनुमान लगाया जाता है।

निर्माण प्रक्रिया की मॉडलिंग ने डिजाइन में सुधार, सुरक्षा में सुधार, और additively उत्पादित छोरों के विरूपण का अनुकूलन करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। SimPORT Additive सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके हुड लूप की विकृति को लगभग 80% तक कम करने की अनुमति दी गई है। यह भी महंगा और समय लेने वाली उत्पादन परीक्षणों के बिना करना संभव बनाता है, क्योंकि उत्पादित घटक पहले बैच से आवश्यक सहिष्णुता के भीतर थे।

परियोजना प्रतिभागियों

लाइटहिंज + परियोजना को "बी 2 बी उपलब्धि - ऑटोमोटिव टेक्नोलॉजी" श्रेणी में जर्मन जर्मन इनोवेशन अवार्ड 2018 गोल्ड अवार्ड से सम्मानित किया गया।

लाइटहिंज + तीन कंपनियों की एक संयुक्त परियोजना है।

1. EDAG इंजीनियरिंग GmbH वैश्विक ऑटोमोटिव उद्योग के लिए इंजीनियरिंग सेवाओं का एक स्वतंत्र प्रदाता है। प्रौद्योगिकी और नवाचार में एक नेता के रूप में, EDAG भी कई नवाचार केंद्रों का नेतृत्व करता है, जिन्होंने ऑटोमोटिव उद्योग के लिए नवीन तकनीकों का विकास किया है : हल्के निर्माण, इलेक्ट्रिक वाहन, मोटर वाहन सूचना प्रौद्योगिकी, एकीकृत सुरक्षा समाधान, और नई विनिर्माण प्रौद्योगिकियां।
2. Voestalpine GmbH Additive Manufacturing Center, Voestalpine Group of Companies के भाग के रूप में, सामग्री और प्रसंस्करण प्रक्रियाओं में अनुभव के अनूठे संयोजन के साथ प्रौद्योगिकी और विनिर्माण उपकरणों में एक वैश्विक नेता। 2016 में, डसेलडोर्फ में Voestalpine समूह ने विमानन और एयरोस्पेस उद्योग, मोटर वाहन, उपकरण निर्माण, आदि के लिए धातु भागों के 3 डी प्रिंटिंग के लिए एक नया शोध केंद्र खोला।
3. SimPORT Engineering एक अंतरराष्ट्रीय सॉफ्टवेयर कंपनी है जिसका मुख्यालय हैम्बर्ग, जर्मनी में है। प्रक्रिया मॉडलिंग का उपयोग करके उत्पादन प्रक्रियाओं के डिजाइन और अनुकूलन के लिए सॉफ्टवेयर समाधान विकसित करता है। सिम्प्चेट से सिमुलेशन समाधान के आधार पर, कई प्रसिद्ध कंपनियों के विकास, डिजाइन और उत्पादन विभागों का काम बनाया गया है।

सारांश: संक्षेप में

• सख्त सुरक्षा आवश्यकताओं और जटिल निर्माण - मूल शीट धातु निर्माण की तुलना में 52% वजन में कमी ।
• कार्यात्मक एकीकरण ने मूल भाग की तुलना में घटकों की संख्या में 68% की कमी सुनिश्चित की।
• Additive विनिर्माण की पूरी प्रक्रिया श्रृंखला को ध्यान में रखते हुए भागों के विकास के लिए एक समग्र दृष्टिकोण।
• कम सामग्री की खपत और आवश्यक पोस्ट-प्रोसेसिंग प्रक्रियाओं की संख्या के लिए अग्रणी समर्थन की संख्या को न्यूनतम करना।

एसएलएम सॉल्यूशंस द्वारा दी गई सामग्री