Technologie výroby samovyrovnávacího elementu – AM 250 kN

Kód výsledku v 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>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Technologie výroby samovyrovnávacího elementu – AM 250 kN

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

The proven technology includes a combination of suitable setting of 3D printing parameters of the tilting element and design of the internal gyroid structure for the transfer of loads up to 250kN under a defined load. Designing the geometry of the part for the creation of the required structure consists of several steps, where it is necessary to appropriately design the filling of the internal spaces of the body for the subsequent generation of lightweighting. Due to the complicated shape design, certain limits for gyroid formation were defined. It is a combination of necessary parameters such as the length of the edge of the base cell, the orientation of the structure, the K-factor and the thickness of the curved surfaces. Another requirement was the design of the part. For the 3D printing itself, a special heat transfer strategy necessary to achieve the desired result was used. This strategy is aimed at lower thermal loads in the component volume and thus reduce the resulting deformation and increase fatigue life due to the cyclic stress of the component. In addition, reinforced load-bearing structures were used for targeted heat conduction and anchoring of the part during 3D printing. This strategy includes, among other things, appropriate adjustment of the print orientation with regard to the requirements for accuracy of the functional surfaces of the element and auxiliary technological bases for the possibility of completing these surfaces with a conventional strategy. This technology combines the model design process and its postracessing and DMLS printing strategies to obtain the required mechanical and design properties. This technology also includes the finishing of functional surfaces that have been printed with the addition material, by conventional machining technology, where a shaped fixture is used to clamp the part and remove the technological bases.

Druh

Z_tech - Ověřená technologie

CEP obor

—

OECD FORD obor

20301 - Mechanical engineering

Projekt

<a href="/cs/project/TN01000015" target="_blank" >TN01000015: Národní centrum kompetence STROJÍRENSTVÍ</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

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.

Interní identifikační kód produktu

OT010/2022/21200

Číselná identifikace

TN01000015/55-V4

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

49777513

Název vlastníka

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

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

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

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—