Technology of production of self-aligning element – AM 250 kN

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23210%2F22%3A43967606" target="_blank" >RIV/49777513:23210/22:43967606 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Technologie výroby samovyrovnávacího elementu – AM 250 kN

Original language description

Ověřená technologie v sobě zahrnuje kombinaci vhodného nastavení parametrů 3D tisku naklápěcího elementu a návrhu vnitřní gyroidní struktury pro přenos zatížení až 250kN při definovaném zatížení. Návrh geometrie součásti pro tvorbu požadované struktury se sestává z několika kroků, kdy je nezbytné vhodně navrhnout výplň vnitřních prostor tělesa pro následné vygenerování odlehčení. Vzhledem ke komplikovanému tvarovému provedení byly vymezeny jisté limity pro tvorbu gyroidu. Jedná se o kombinaci nezbytných parametrů jako je délka hrany základní buňky, orientace struktury, K-faktor a tloušťka zakřivených ploch. Dalším požadavkem bylo designové provedení dílu. Pro samotný 3D tisk bylo využito speciální strategie přenosu tepla nezbytného pro dosažení požadovaného výsledku. Tato strategie je zacílena na nižší teplotní zatížení v objemu součásti a tím snížení výsledné deformace a zvýšení únavové životnosti vzhledem k cyklickému namáhání součásti. Kromě toho byly použity zesílené nosné konstrukce pro cílené vedení tepla a kotvení dílu v průběhu 3D tisku. Tato strategie mimo jiné zahrnuje vhodné nastavení orientace tisku vzhledem k požadavkům na přesnost funkčních ploch elementu a pomocných technologických základen pro možnost dokončení těchto ploch konvenční strategií. Tato technologie tedy kombinuje postup při návrhu modelu a jeho postrpocessingu a strategie při DMLS tisku pro získání požadovaných mechanických a designových vlastností. Tato technologie zahrnuje také dokončení funkčních ploch, které byly vytištěny s přídavkem, konvenční technologií obrobením, kdy je využito tvarového přípravku pro upnutí součásti a odstranění technologických základen.

Czech name

Technologie výroby samovyrovnávacího elementu – AM 250 kN

Czech description

Ověřená technologie v sobě zahrnuje kombinaci vhodného nastavení parametrů 3D tisku naklápěcího elementu a návrhu vnitřní gyroidní struktury pro přenos zatížení až 250kN při definovaném zatížení. Návrh geometrie součásti pro tvorbu požadované struktury se sestává z několika kroků, kdy je nezbytné vhodně navrhnout výplň vnitřních prostor tělesa pro následné vygenerování odlehčení. Vzhledem ke komplikovanému tvarovému provedení byly vymezeny jisté limity pro tvorbu gyroidu. Jedná se o kombinaci nezbytných parametrů jako je délka hrany základní buňky, orientace struktury, K-faktor a tloušťka zakřivených ploch. Dalším požadavkem bylo designové provedení dílu. Pro samotný 3D tisk bylo využito speciální strategie přenosu tepla nezbytného pro dosažení požadovaného výsledku. Tato strategie je zacílena na nižší teplotní zatížení v objemu součásti a tím snížení výsledné deformace a zvýšení únavové životnosti vzhledem k cyklickému namáhání součásti. Kromě toho byly použity zesílené nosné konstrukce pro cílené vedení tepla a kotvení dílu v průběhu 3D tisku. Tato strategie mimo jiné zahrnuje vhodné nastavení orientace tisku vzhledem k požadavkům na přesnost funkčních ploch elementu a pomocných technologických základen pro možnost dokončení těchto ploch konvenční strategií. Tato technologie tedy kombinuje postup při návrhu modelu a jeho postrpocessingu a strategie při DMLS tisku pro získání požadovaných mechanických a designových vlastností. Tato technologie zahrnuje také dokončení funkčních ploch, které byly vytištěny s přídavkem, konvenční technologií obrobením, kdy je využito tvarového přípravku pro upnutí součásti a odstranění technologických základen.

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

20301 - Mechanical engineering

Project

<a href="/en/project/TN01000015" target="_blank" >TN01000015: National Centre of Competence ENGINEERING</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

OT010/2022/21200

Numerical identification

TN01000015/55-V4

Technical parameters

Základní buňka gyroidní struktury může být využita k sestavení celku pouze využitím křivek. Jinými slovy je možné nadefinovat základní buňku o specifických parametrech a z této buňky sestavit jednotný velký strukturovaný díl. V tomto případě vnitřek vahadla. Nejvíce důležitým parametrem je parametr t. Tento parametr rozhoduje o velikosti zakřivení výsledné gyroidní struktury a to pouze do jednoho směru. Výsledné zakřivení gyroidu ovlivňuje relativní hustotu, nejdůležitější charakteristiku gyroidní struktury. Při nastavení parametru t = 0 vzniká útvar napodobující strukturu v základním tvaru, tedy s malým zakřivením. Objemový podíl je roven 50 % a s rostoucím t, až do 1,413, klesá. 3D tisk takové součásti se složitou vnitřní strukturou vyžaduje speciální strategii přenosu tepla a orientace součásti na platformě. Vzhledem k přítomnosti válců jako technologických základen pro dokončení konvenční technologií byla zvolena orientace tak, že rovinné funkční plochy elementu sloužili jako základna pro dosažení lepšího vedení tepla do celého objemu součásti. Technologické základny tak byly vytištěny až nakonec, aby nedošlo k jejich deformaci vlivem tepelného pnutí při procesu chladnutí. Tento postup byl ověřen při zkoušce mechanických vlastností elementu, a to konkrétní při zkoušce ohybem, kdy bylo dosaženo požadovaného přenosu zatížení 250kN. K destrukci elementu došlo až při zatížení 364kN..Bližší informace Ing.Anety Jirásko, Ph.D., 377 63 8798, anetam@rti.zcu.cz.

Economical parameters

Hlavním přínosem ověřené technologie je ověření vhodnosti kombinace návrhu a realizace 3D tisku samovyrovnávacího elementu skládajícího se z tvarově komplexních ploch a gyroidní struktury, kdy je položen základ poznání pro možnosti automatizace při návrhu a zkrácení přípravy výroby např. na nákup a přípravu polotovarů v případě konvenční technologie. Přínosem je poznání vlastností a chování gyroidní struktury při simulaci pracovního zatížení v podobě zkoušky ohybem, při které bylo dosaženo vyššího než požadovaného axiálního zatížení. Výsledek také přináší úsporu materiálu pro výrobu elementu.

Application category by cost

—

Owner IČO

49777513

Owner name

Západočeská univerzita v Plzni; GTW Bearings s.r.o.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—