竞相优化的轻量化设计

ELBFLORACE与德累斯顿工业大学合作,开发出一种更轻,更坚固的转向柱。

在使用PolyNURBS进行优化后呈现新的转向柱。图片由solidThinking提供。


MichaelSüß是德累斯顿工业大学的研究员,目前正在攻读博士学位,重点是增材制造/电子束熔化的设计指南。除此之外,Süß还与弗劳恩霍夫制造技术研究所和先进材料IFAM紧密合作。 Fraunhofer IFAM是欧洲之一’粘合剂技术,材料科学和制造技术领域的领先研究机构。

原装转向柱总成。图片由solidThinking提供。 原装转向柱总成。图片由solidThinking提供。

在寻找演示者进行设计作为研究的一部分时,苏斯回想起他在公式学生小组工作的时间。 “我有一支参加过方程式赛车的团队的历史,并且想帮助德累斯顿工业大学的现有团队发展,”Süß说。 “我请ELBFLORACE电动方程式学生团队推荐一名正在研究其项目论文的志愿者,以便与该项目合作。” Süß在这里遇到了德累斯顿工业大学的现任学生Lucas Hofman。

Süß和Hofman共同着手在汽车上找到对重新设计进行增材制造/电子束熔化最有意义的当前零件。最终,用于重新设计的零件是转向柱安装座。霍夫曼说:“当前的转向柱安装座具有四个彼此不同角度的不同区域,因此,用五轴铣床很难生产。” “生产该零件的解决方案包括四个全部用螺栓固定在一起的铣削铝零件。我们还发现了其他零件,例如立柱,这些零件最终可能会被重新设计用于增材制造,但是我们选择了转向柱安装座,因为我们认为,使用该零件,我们可以最大程度地提高性能和减轻重量。”

固体思维在设计过程中的启发

Süß和Hofman都以不同的方式了解了solidThinking Inspire。在国际贸易展览会Euromold上举办的研讨会上,Süß首次被介绍给Inspire。霍夫曼是在他的大学参加的一级方程式学生研讨会上首次介绍该工具的。该工具的易用性给双方都留下了深刻的印象。 Süß指出:“我喜欢使用PolyNURBS功能多么容易,它使我们能够快速获取优化结果并重建零件,以便为制造做好准备。过去,这始终是优化工作中最困难的部分。我们不再需要使用多个逆向工程工具,现在我们可以在一个工具Inspire中完成所有工作。” Süß和Hofman还指出了Inspire中集成分析工具的有用性,这使他们可以模拟零件的真实情况。

激发转向柱的优化。图片由solidThinking提供。 激发转向柱的优化。图片由solidThinking提供。

Süß和Hofman知道目标是使用电子束熔化技术生产零件,因此他们在设计零件时会拥有很大的自由度。 Süß说:“电子束熔化比其他制造方法具有巨大优势,由于很少有设计约束,它使我们可以自由地进行设计。”凭借Süß和Hofman都对Inspire有所了解,他们确定这是进行优化,精炼和最终制造准备的理想工具。 “ Inspire使我们能够确定零件的理想材料布局,而PolyNURBS工具使我们能够非常快速地从优化到制造。我要说的是,整个零件的精炼过程只花了5到7个小时,这非常快。”霍夫曼说。

一旦根据Inspire优化结果对零件进行了重新设计,下一步就是制造零件。该团队与Franhaufer IFAM合作完成了制造过程。使用了Arcam A2X电子束熔化机。

在使用PolyNURBS进行优化后呈现新的转向柱。图片由solidThinking提供。 在使用PolyNURBS进行优化后呈现新的转向柱。图片由solidThinking提供。

“零件的制造时间约为29小时,零件是用钛合金生产的,”Süß说。 “电子束熔化对于此过程非常有用,因为您不需要像其他增材制造方法一样需要的支撑结构。一旦后处理完成,我们预计零件的重量为330g,比原始零件的500g轻35%。没有Inspire,就不可能减轻重量。 Inspire及其PolyNURBS工具给人留下了深刻的印象,它使我们能够从优化到最终制造零件的快速移动,我们肯定会在未来越来越多地使用Inspire。”

后处理之前需要新的转向柱。图片由Fraunhofer IFAM提供。 后处理之前需要新的转向柱。图片由Fraunhofer IFAM提供。

下一步是什么?

新的转向柱安装座现在处于后期处理阶段。苏斯(Süß)和霍夫曼(Hofman)希望很快就可以将其纳入方程式赛车。在成功地使用了Inspire之后,Süß和Hofman都成功地使用了Inspire,包括减轻了重量并提高了性能,他们计划在将来更多地使用该工具。卢卡斯甚至指出,他计划将其用于毕业论文。

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