Mô phỏng, in 3D và đúc : Sự cộng sinh hoàn hảo cho sự phát triển của công nghệ hàng không vũ trụ
Công nghệ in 3D đang ngày càng thu hút sự quan tâm, đặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ nơi mà việc giảm khối lượng và tiêu thụ nhiên liệu là một mục tiêu chính. In 3D mang lại tiềm năng lớn vì nó cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp, đặc trưng cho tải. Giảm trọng lượng do loại bỏ hàng loạt và tích hợp nhiều bộ phận và chức năng trong một cấu trúc dẫn đến giảm thời gian và nhiều hơn nữa.
>> Khám phá ngay: Công nghệ in 3D SLA cao cấp công nghiệp
Tuy nhiên, là một công nghệ tương đối mới trong ngành hàng không, in 3D phải chịu các vấn đề về chứng nhận và trình độ, trong đó vẫn còn rất nhiều việc phải làm. Khả năng sản xuất vẫn bị hạn chế bởi kích thước của máy in 3D, điều này khiến nhiều công ty in 3D không thể sản xuất ra các sản phẩm lớn, chẳng hạn như trụ động cơ hoặc cửa truy cập. Vấn đề kích thước là một trở ngại rõ ràng cho in 3D.
Một cánh cửa bảo trì máy bay, trong khi khá lớn – do sự phức tạp và tích hợp chức năng của nó – một phần rất hứa hẹn khi giảm chi phí tiềm năng thông qua phương pháp sản xuất một lần.
>>> Video công ty ThinkSmart: in 3D, xử lý sản phẩm có kích thước lớn
Trong một nghiên cứu, các kỹ sư từ hàng không vũ trụ đã khám phá các giải pháp cho vấn đề này bằng cách tạo ra một quy trình phát triển kết hợp hai phương pháp in 3D và đúc – đây là một giải pháp để thiết k cửa bảo trì máy bay này. Mặc dù đúc là một công nghệ có từ lâu đời, được xác nhận tốt, công nghệ in 3D lại cung cấp tự do thiết kế mà không được cung cấp bởi bất kỳ phương pháp sản xuất nào khác. Để tận dụng hết tiềm năng của các phương pháp kết hợp này, việc thiết kế và tối ưu hóa cửa đã được xử lý bằng bộ phần mềm HyperWorks ™ của Altair.
Nội dung chính
Công cụ mô phỏng cánh cửa bảo trì máy bay
Các kỹ sư sử dụng các công cụ Altair HyperWorks khác nhau và phụ thuộc rất nhiều vào Altair OptiStruct, một công cụ giải quyết và tối ưu hóa FEA, cũng như Altair HyperMesh và Altair HyperView, được áp dụng cho xử lý trước và sau xử lý. OptiStruct được đánh giá rất cao là phần mềm giải quyết và tối ưu hóa FEA vì nó cung cấp một loạt các tính năng thú vị để thiết lập tối ưu hóa cho sự hội tụ của một giải pháp thỏa mãn.
Mô phỏng in 3D và đúc: tối ưu hóa toàn diện
Nghiên cứu mô tả quá trình đúc được áp dụng trên cửa ra vào máy bay. Quá trình sản xuất dựa trên đúc từ một sản phẩm tương tự sản phẩm bằng công nghệ in 3D cao cấp công nghiệp.
Vấn đề kỹ thuật chính được giải quyết trong dự án này là đúc một cửa bảo trì máy bay (phần 2F). Với mục đích chứng minh rằng điều này là có thể, các kỹ sư tham gia vào nghiên cứu này đã tuân theo một lộ trình có hệ thống, đảm bảo rằng tất cả các yêu cầu của dự án đều được đáp ứng. Nghiên cứu tối ưu hóa kéo dài khoảng hai tháng, bao gồm tám lần tối ưu hóa cấu trúc liên kết và bốn lần kiểm tra căng thẳng cơ học để đạt được một thiết kế thỏa mãn.
Khi bắt đầu nghiên cứu, tối ưu hóa cấu trúc liên kết đã được sử dụng trong giai đoạn khái niệm của quy trình thiết kế để tối ưu hóa bố cục vật liệu trong một không gian thiết kế nhất định, đây là một trong những hạn chế chính. Trong một phân tích FE tiếp theo, các kỹ sư đã điều tra thiết kế tối ưu hóa.
Mô phỏng đúc tiếp theo, đặc biệt là phần rắn, cho phép các kỹ sư cải thiện thiết kế của bộ phận và giảm thiểu sự hiện diện của khuyết tật (co ngót, vết nứt, v.v.).
