Рис. 1. Облегченное исследование деталей педали акселератора - вид сверху [Предоставлено ISAP AG]

Case Study

Печать облегченного дизайна Siemens на EP-M260

Среди других тенденций в производстве мы замечаем возрастающие требования к сложности, которые продиктованы множеством факторов. Например, индивидуализированные продукты для различных потребностей конечных пользователей, производство подключенных продуктов или более строгие экологические нормы. Все это происходит в очень напряженной сети цепочки поставок, которая борется с нестабильными таможенными правилами и в настоящее время меняет правила, связанные с пандемией.

В сегодняшнем тематическом исследовании мы расскажем, как был разработан и произведен автомобильный компонент с учетом растущих требований к облегчению конструкции и эффективности использования материалов. Продукт, который помогает снизить затраты и выделиться среди конкурентов. Компания Siemens Digital Industrial Solutions решила продемонстрировать передовой инструмент проектирования педали акселератора для гоночных автомобилей с помощью своего модуля генеративного проектирования в Solid Edge, чтобы клиенты всегда находились в авангарде технологий разработки продуктов.

Компания Siemens доказала, что преимущества легких деталей:

- Улучшенная производительность

- Снижение воздействия на окружающую среду

- Экономит драгоценные материальные ресурсы

Педаль акселератора была спроектирована таким образом, что сначала многокомпонентный узел был объединен в единую модель. Благодаря объединению четырех частей в одну удалось сэкономить трудозатраты на сборку, снизить сложность изделия и снизить затраты на складские запасы. Процесс производства листового металла, который ранее использовался для всех четырех компонентов и процедуры сварки, был исключен. Замена стали на алюминий также помогла снизить общий вес педали акселератора на 62%. Для получения дополнительной информации посмотрите видео ниже на мин. 9:25.

Рис. 2: сокращение компонентов с 4 до 1 [Предоставлено Siemens AG]

Чтобы достичь этого результата в Solid Edge, ограничения сначала устанавливаются в модуле генеративного проектирования Solid Edge. На этом этапе определяются внешние силы, давления и крутящие моменты, которые деталь должна выдерживать во время использования. Во-вторых, будут установлены все поверхности, которые закреплены в определенных направлениях или углах. После определения всех ограничений будет начато исследование генеративного проектирования с установлением цели для минимального коэффициента безопасности или веса, который должен быть достигнут с помощью этой оптимизации. Весь процесс генеративного проектирования с использованием Solid Edge можно увидеть в видео ниже от Siemens, начиная с мин. 11:40.

Полностью легкая конструкция, такая как автомобильная педаль акселератора, ограничена в методах производства и обычно может быть произведена только с помощью аддитивного производства. Поэтому мы изготовили три различных типа оптимизированных моделей, которые были оптимизированы нашим партнером ISAP для демонстрации генеративного дизайна. Эти детали были напечатаны с использованием алюминиевого сплава AlSi10Mg на нашем EP-M260 Dual-Laser System.

Рис. 3: Поддержка создания трех различных оптимизированных частей

Эти три модели теперь помогают ISAP очень хорошо продемонстрировать преимущества генеративного дизайна для облегчения. Одна модель показывает начальную стадию AM-детали, которая по весу почти такая же, как и исходная деталь, сделанная из листового металла. Первая итерация оптимизации показывает деталь, которая все еще имеет высокий коэффициент безопасности и частично оптимизирована для топологии. Его вес составляет 373 г, что примерно на 14% меньше. В то время как вторая итерация предназначена для облегчения без компромиссов, она весит всего 164 г, что на 62% меньше веса оригинальной сборки. С оборудованием для аддитивного производства EPlus3D сложность больше не является выбором, который нельзя игнорировать, потому что стоимость будет увеличиваться. Сложность бесплатна, поэтому следует выбрать последнюю итерацию оптимизации, когда речь идет о легком, но надежном решении для педали ускорения гоночных автомобилей.

Рис. 4. Конечные детали педали акселератора - вид снизу [Предоставлено ISAP AG]

Дополнительную информацию о веб-семинаре Siemens «Цифровой двойник - дизайн нового поколения» можно найти здесь: https://videos.mentor-cdn.com/mgc/videos/2500/b3026d71-5bc8-48b8-97a4-1cbe9d0bf719-en-US-video.mp4