Kompozitní lopatka axiálního ventilátoru s vysokým podílem 3D tisku

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00010669%3A_____%2F17%3AN0000022" target="_blank" >RIV/00010669:_____/17:N0000022 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="http://casopis.strojirenskatechnologie.cz/archiv.html" target="_blank" >http://casopis.strojirenskatechnologie.cz/archiv.html</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Kompozitní lopatka axiálního ventilátoru s vysokým podílem 3D tisku

Popis výsledku v původním jazyce

Článek se zabývá problematikou kusové a malosériové výroby lopatek průmyslových axiálních ventilátorů z kompozitních materiálů. Uvažovány jsou kompozity na bázi organické polymerní matrice a vysokomodulové dlouhovláknové výztuže. Skelná a uhlíková vlákna v kombinaci s epoxidovou, polyesterovou nebo vinylesterovou pryskyřicí jsou nejčastějšími surovinami. Kompozitní ventilátorové lopatky se vyznačují příznivými charakteristikami, jako jsou nízká hmotnost a vysoká tuhost, vyplývajícími z nízké měrné hmotnosti a vysokého modulu pružnosti kompozitního materiálu. Významným nedostatkem, který platí obecně pro všechny standardní kompozitní technologie, jsou vysoké vstupní náklady, zahrnující výrobu matečného modelu, formy a řady pomocných přípravků. Toto platí pro každý stupeň sériovosti, tedy i pro kusovou a malosériovou výrobu. Chce-li výrobce dosáhnout ziskovosti, je nucen rozpustit počáteční investiční náklady v produktu, což způsobuje neúměrné zvýšení prodejní ceny. Podíl odpisů za matečný model, formu a pomocné přípravky ve výrobních nákladech jsou nepřímo úměrné objemu produkce. V maloobjemové výrobě tak odpisy představují významnou část z ceny výrobku. Principem nového technického řešení je hybridní konstrukce lopatky, kde jsou kombinovány konstrukční prvky založené na polymerní matrici a vysokomodulové vláknové výztuži, s prvky vyrobené 3D tiskem. Strukturu lopatky tvoří tištěná, tenkostěnná vnější skořepina a nosná kompozitní vrstva uložená na její vnitřní straně. Toto řešení umožňuje výrobu lopatky bez použití matečného modelu a formy. Také doba od objednávky k prvnímu dodanému kusu je řádově kratší ve srovnání s konvenčními výrobními metodami. V článku je popsán návrh a výrobu technologického demonstrátoru lopatky. Je provedeno srovnání hybridních a konvenčních lopatek z hlediska produkčních nákladů.

Název v anglickém jazyce

Composite Blade of Axial Fan Made With High Rate of 3D Print Technology

Popis výsledku anglicky

The article deals with questions of unit and small batch production of industrial axial fan blades made of composite materials. Considered are composites based on organic polymeric matrix and high module long-fiber reinforcement. Glass and carbon fibres in combination with epoxy, poly- or vinyl-ester resins are the most common raw materials. Composite fan blades are characterized by favourable characteristics, such as low weight and high stifness, resulting from the low specific weight and high elasticity modules of the composite material. A significant shortcoming that generally applies to all standard composite technologies, are high input costs, involving manufacturing of the masterpiece, mold and range of ancillary tools. This is required for each series grade, even for the unit and small batch production. To achieve profitability the manufacturer is forced to disband initial investment costs in the product that causes excessive selling price. The share of the masterpiece, mold and ancillary tools depreciations in production costs is inversely proportional to the volume of production. In low-volume production it represents a significant proportion of the product price. The principle of the new technical solution is a hybrid structure of blades. It combines composite structural elements based on long high module fibers and polymer matrix with elements made by 3D printing. The structure of the blade is formed by 3D printed thin-walled outer face shell and load-bearing composite layers bonded on its back side. This solution allows blade manufacturing without using masterpiece and mold. As well time from order to first delivered piece is much shorter compared with conventional manufacturing methods. In the article there is described design and manufacturing of technological demonstrator of the blade. Comparison of hybrid and conventional blades in terms of production costs is carried out.

Druh

J_ost - Ostatní články v recenzovaných periodicích

CEP obor

—

OECD FORD obor

20301 - Mechanical engineering

Projekt

—

Návaznosti

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Rok uplatnění

2017

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Název periodika

Strojírenská technologie

ISSN

1211-4162

e-ISSN

—

Svazek periodika

22

Číslo periodika v rámci svazku

2

Stát vydavatele periodika

CZ - Česká republika

Počet stran výsledku

6

Strana od-do

115-120

Kód UT WoS článku

—

EID výsledku v databázi Scopus

—