Технологическое планирование для пятиосевого аддитивного производства

Синьи Сяо, доктор философии в области промышленной инженерии в Пенсильванском университете, опубликовал в журнале аддитивного производства исследование о пятиосевом аддитивном производстве для сборки деталей без печатных опорных конструкций. Проект включал разработку автоматизированного программного обеспечения планирования технологических процессов для пятиосевых решений 3D-печати. Целью исследования является поиск жизнеспособного решения для снижения затрат, времени и ресурсов, необходимых в процессе производства аддитивного производства.

За эти годы аддитивные производственные системы получили огромное развитие. Однако программное обеспечение для поддержки этих решений может быстро устареть. Традиционно 3D-печать представляет собой двухмерный процесс послойного осаждения материала – также известный как трехосное аддитивное производство, - который требует построения опорных конструкций вдоль построения желаемой модели. Пятиосевые 3D-принтеры могут линейно перемещаться по плоскости X, Y, Z, но также могут вращаться по осям A и B, что позволяет строить конструкции без необходимости в опорах. Несмотря на экономию времени и денег этой технологии, пятиосевое аддитивное производство не имеет такого же планирования и автоматизации проектирования, как трехосные машины, поэтому создание программного обеспечения планирования для этого метода жизненно важно для обеспечения его полного использования в промышленности.

Как были разработаны алгоритмы?

Автор проекта, Синьи Сяо, выполняла эту работу в рамках своей учебной программы под руководством профессора Санджая Джоши, специалиста по промышленному машиностроению. Профессор прокомментировал: "идея программного обеспечения состоит в том, чтобы сделать пятиосевое аддитивное производство полностью автоматизированным без необходимости ручной работы или редизайна продукта. Синьи приходила ко мне, когда ей требовалось руководство или были вопросы, но в конце концов она возглавила этот проект.” Исследование показывает, что алгоритм программного обеспечения был способен автоматически переориентировать деталь во время сборки с помощью пятиосевого станка.

Переориентация по-прежнему позволяет строить деталь с использованием традиционного плоского напыления, но без использования опор. Это требовало, чтобы деталь была разложена на субобъемы, так что каждый субобъем имеет свое направление сборки и может быть построен с плоскими слоями. В данной работе представлены алгоритмы определения субобъемов, их ориентации и последовательности, которые формируют основные компоненты технологического плана производства.

Дополнительным преимуществом этого алгоритма является то, что он помогает дизайнерам оценить осуществимость деталей, предлагая возможности для коррекции и изменения структуры перед 3D-печатью. А также предоставление информации о поддержке Свободной технологичности детали. Все эти свойства позволяют снизить риски, а также затраты при использовании трехмерной технологии. Сяо говорит: "большие металлические компоненты, использующие традиционное аддитивное производство, могут занять несколько дней и растратить много материалов, используя опорные конструкции. Аддитивное производство очень мощно и может делать много вещей из-за своей гибкости; однако у него также есть свои недостатки. Предстоит еще много работы.”

Теперь цель состоит в том, чтобы продолжить исследование этих алгоритмов, чтобы различные промышленные секторы, такие как аэрокосмическая или автомобильная промышленность, могли интегрировать передовые пятиосевые технологии. Более подробную информацию вы можете найти в журнале, где было опубликовано исследование, здесь.