ケース l 軽量 3D プリント自動車ボンネットヒンジ

ケース l 軽量 3D プリント自動車ボンネットヒンジ
自動車の軽量化は、省エネと排出ガス削減を実現するための重要な手段であり、自動車開発のトレンドとなっています。 3D プリント技術により、設計者は複雑で軽量な構造部品を製造する際に、より広い設計空間を得ることができます。軽量 3D プリント自動車部品の設計と製造の分野でよく知られている応用事例は、EDAG Engineering が作成した Soulmate コンセプトカーです。車両の軽量ボディは、一連の金属 3D プリントノードによって接続されています。
画像提供: EDAGエンジニアリング
最近、EDAG Engineering は、3D プリントによる軽量自動車フードヒンジの設計および製造プロジェクトである LightHinge+ を開始しました。この軽量ヒンジの設計および製造プロセスにおいて、EDAG とそのパートナーは、トポロジー最適化設計、シミュレーション分析、3D 印刷技術を通じて、3D 印刷された自動車フードヒンジを設計および製造しました。このヒンジは軽量化を実現すると同時に、歩行者保護に関する自動車製造業界の設計要件も考慮しています。シミュレーション分析を通じて、プロジェクト チームはヒンジの 3D プリントの期待値を効果的に制御しました。

3Dプリンティングはトポロジー最適化とシミュレーションと密接に関連しています
LightHinge+ プロジェクトの目標は、自動車生産分野における積層造形技術の価値と可能性を実証することです。プロジェクトチームは、バイオニック設計コンセプトと金属 3D プリント装置を使用して製造し、ヒンジを再設計しました。 EDAG は、ヒンジを再設計する際にトポロジー最適化技術を使用し、一定の剛性と強度を維持しながら、基準部品より 50% 軽量なヒンジを実現しました。 3D プリントされたヒンジ (左) と従来のヒンジ (右)。画像提供: EDAG Engineering
トポロジー最適化を通じて設計された部品は、印刷時にいくつかのサポート構造を生成します。プロジェクト メンバーの 1 つであるドイツの voestalpine Additive Manufacturing Center は、これを最適化して、サポート構造を可能な限り削減しました。 3D プリント部品の設計と製造における重要なステップは、3D プリント プロセスをシミュレートすることです。 EDAG プロジェクト チームは、ヒンジ プロジェクトのこのプロセスに Simufact Additive ソフトウェアを使用しました。プロジェクトチームは、シミュレーション ソフトウェアを使用して、印刷プロセスと、サポート構造の除去などの後処理プロセスをシミュレートし、部品の変形と残留応力を予測しました。

画像出典: Simufact
歪み補正のないヒンジは、ターゲット形状から 1 ~ 2 mm の偏差があります。プロジェクト チームは、変形をシミュレートすることにより、ヒンジ ジオメトリの形状偏差を最小限に抑えるために、コンポーネント ジオメトリに対して負の変形を実行しました。プロジェクト チームは、最初のシミュレーション実行で部品の最大変形を半分 (約 1.5 mm から約 0.75 mm) に減らし、その後の数回のシミュレーション実行を通じて結果をさらに改善しました。プロジェクトチームが部品の 3D プリントを開始したとき、その部品はすでに許容範囲内でした。
画像出典: Simufact
市場調査によると、シミュレーションは 3D プリントに対する期待を管理する手段です。シミュレーション ソフトウェアは、金属のマイクロメカニカル動作の物理的特性を提示し、積層造形プロセス中に部品の設計モデルに発生する微細な変化をより適切に制御できます。さらに、積層造形プロセス自体にも、設計と製造の不一致が生じる潜在的なリスクがあります。部品の設計では、部品の応力、変形、金属加工特性が考慮されないことがよくあります。しかし、部品の積層造形プロセスは熱伝導プロセスであり、その過程で部品に残留応力と変形が生じます。

LightHinge+ 3D プリント軽量ヒンジ プロジェクト チームは、シミュレーション テクノロジーを使用して、3D プリント前にこれらの結果を予測および最適化し、部品の 3D プリントが失敗するリスクを減らし、製造時間を短縮して、製造コストを削減しました。

出典: 3D Science Valley 詳しく読む: JAC Motors が共同で建設した初の 3D プリント ラピッド プロトタイピング ラボがプリント テストを開始
自動車、フードヒンジ、トポロジー最適化

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