Ứng dụng công nghệ của Markforged trong chế tạo và kiểm tra mô phỏng động cơ tua bin khí và cánh tay robot
Khách hàng
Trung tâm Ứng dụng Công nghệ Năng lượng Siemens (TAC) là trung tâm cung cấp các giải pháp công nghiệp nổi tiếng thế giới. Họ hỗ trợ các công ty trong lĩnh vực công nghiệp xử lý vấn đề bằng cách sử dụng các công nghệ khác nhau như robot, máy quét, công cụ kỹ thuật số cũng như sản xuất bồi đắp hoặc cắt gọt.
TAC có nhiệm vụ hỗ trợ hoạt động kinh doanh toàn cầu của Siemens Energy và nhiều khách hàng khác. Sự cải tiến mới nhất trong danh mục thiết bị công nghệ của TAC là công nghệ mô phỏng từ Markforged. Nó cho phép các kỹ sư kiểm tra ảo độ bền và độ cứng của các chi tiết sản xuất. Qua kết quả thử nghiệm, họ có thể tối ưu hóa hoạt động của đầu phun trên bản in để cải thiện độ bền của chi tiết với thời gian và chi phí in tối thiểu.
Thiết bị cố định cánh tuabin khí
Siemens Energy sản xuất động cơ tua-bin khí phát điện cỡ lớn cho nhiều khách hàng trên thế giới. Những động cơ này chứa nhiều vòng van tĩnh điều khiển dòng khí nóng được tạo ra khi nhiên liệu của động cơ được đốt cháy. Các cánh gạt Inconel này được phủ gốm để bảo vệ chúng trước nhiệt độ lên tới 4.000°F. Ngoài ra, Siemens Energy cũng sử dụng The Digital Forge để liên tục kiểm tra các bộ phận để góp phần cải thiện hiệu suất tuabin khí.
Một trong những công nghệ được sử dụng để thử nghiệm ý tưởng mới tại TAC là Nhiệt kế không khí nóng. Với công nghệ này, không khí nóng sẽ được truyền qua các kênh làm mát bên trong cánh quạt. Cùng lúc đó, camera hồng ngoại sẽ ghi lại kết quả của sự kích thích nhiệt trên bề mặt của bộ phận. Nhờ vậy, các kỹ sư sẽ phát hiện được các vị trí bị mài mòn hoặc xuống cấp quá mức bên trong lớp phủ gốm cũng như các dấu hiệu về độ giãn dài do ứng suất.
Vanes, trung bình 15 lbs. có trọng lượng và chiều dài lên tới 3 ft., sẽ được giữ chắc chắn trong một vật cố định khi luồng không khí có nhiệt độ lên tới 600° F truyền qua nó để mô phỏng các điều kiện khi vận hành động cơ. Nếu một trong những thiết bị cố định làm rơi cánh quạt, nó sẽ gây thiệt hại lên tới hàng nghìn đô la. Không chỉ vậy, các chuyên gia cũng khó xác định được nguyên nhân hư hỏng là do động cơ bị mài mòn thường xuyên hay do cánh gạt rơi xuống sàn.
Trước đây, các cánh gạt trong thử nghiệm sẽ được cố định bằng một vật bằng kim loại với miếng đệm. Tuy nhiên, những miếng kim loại này mất tới 6 tuần để gia công. Những miếng đệm silicon cũng mất tới 10.000USD để làm khuôn và chế tạo. Vì vậy, nhóm TAC bắt đầu sản xuất chúng bằng vật liệu Onyx với tỷ lệ sợi carbon liên tục cao để đảm bảo chúng đủ chắc chắn để giữ chặt các cánh gạt. Dù vậy, giải pháp này khiến cho thời gian in 3D lâu hơn dự định và gây lãng phí vật liệu.
Giải pháp
Việc sản xuất ba lô có cánh tay robot ở Onyx cho phép nhóm TAC lặp lại thiết kế của ba lô một cách nhanh chóng. Ví dụ: họ có thể dễ dàng thêm các điểm lắp mới và các tính năng cần thiết khác nếu cần cho mỗi phiên bản mới. Sử dụng trình Mô phỏng từ Markforged, các cánh tay có thể nhanh chóng đạt được các đặc tính cấu trúc tối ưu, cân bằng thời gian chế tạo mà vẫn đảm bảo được cấu trúc cứng theo yêu cầu. Mô phỏng cho phép nhóm TAC phát hiện ra điểm yếu của chi tiết ngay cả khi nó chưa được in ra.
Tương lai
Nhóm TAC đã sử dụng Mô phỏng từ Markforged vì nó mang lại cho họ nhiều lợi ích đáng kể. Đầu tiên, nó cung cấp cho họ khả năng phân tích cấu trúc nhanh chóng và chính xác của các chi tiết thiết kế, cho phép họ đáp ứng được thời gian in ngắn với yêu cầu về độ bền của các chi tiết. Dữ liệu thu được cũng giúp họ dễ dàng chứng minh khả năng cấu trúc của các bộ phận in 3D trong quá trình thảo luận với khách hàng.
Nhóm TAC cũng đã phát hiện ra rằng Mô phỏng từ Markforged có thể giúp họ xác định hướng in tối ưu cho từng bộ phận, điều này không chỉ giúp cải thiện độ bền của chi tiết mà còn rút ngắn thời gian in.
Khi phần mềm này phát triển, nhóm TAC tin chắc rằng nó sẽ trở thành một công cụ không thể thiếu trong quá trình phát triển các bộ phận in 3D công nghệ FFF.
