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美國能源部(DoE)堪薩斯城國家安全校區(qū)(KCNSC)的一項(xiàng)新舉措是使用3D打印來提高制造速度和生產(chǎn)率。與桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室合作,來自跨國制造業(yè)集團(tuán)霍尼韋爾的工程師正在整合算法和3D模擬,以優(yōu)化3D打印和傳統(tǒng)加工零件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。
執(zhí)行了一項(xiàng)比較基于3D模型的工作指令和2D工作指令的研究,證明在一個(gè)3D打印布線組裝操作的整個(gè)構(gòu)建中減少了15%的廢料。通過應(yīng)用基于3D模型的工作指令,減少浪費(fèi)可能會(huì)通過DoE的物理原型設(shè)計(jì)節(jié)省數(shù)百萬美元。
基于3D模型的工作指令。圖片來自KCNSC。
被稱為Simulation First計(jì)劃的合作伙伴正在利用Sandia在代碼開發(fā)方面的專業(yè)知識(shí)和KCNSC的仿真應(yīng)用來改善為DoE國家核安全管理局服務(wù)的制造流程。在此計(jì)劃中,霍尼韋爾的工程師正在應(yīng)用基于物理的工具來模擬生產(chǎn)操作。這樣做是為了減少使用增材制造以及常規(guī)制造的部件找到正確工藝和制造參數(shù)所需的測(cè)試次數(shù),最佳重量,結(jié)構(gòu)和堅(jiān)固度是在構(gòu)建原型之前可以使用該模型識(shí)別的一些參數(shù)。
加速制造流程
為了證明Simulation First計(jì)劃的功能,霍尼韋爾工程團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)了許多泡沫部件。由于其復(fù)雜的化學(xué)組成和加工程序,泡沫部件通常具有低產(chǎn)量并且用于抗沖擊核容器部件。根據(jù)該倡議,KCNSC和桑迪亞團(tuán)隊(duì)共同努力尋找一種方法來預(yù)測(cè)聚氨酯泡沫在外殼中的膨脹,并提供增加生產(chǎn)能力的方法。于是開發(fā)了一種基于3D模型的工作指令,用于預(yù)測(cè)每個(gè)封裝組件的填充行為?,F(xiàn)在在KCNSC上使用了400多次,這個(gè)模型導(dǎo)致了物理原型的創(chuàng)建和更快的開發(fā)計(jì)劃。
增材制造中的模擬
放棄產(chǎn)品開發(fā)的“反復(fù)試驗(yàn)”方法,增材制造的模擬已經(jīng)應(yīng)用于各種行業(yè)。去年,歐洲核子研究組織(CERN)開始使用Simufact Additive,這是一種優(yōu)化激光粉末床融合(PBF)的數(shù)字工具,用于預(yù)測(cè)SLM 3D打印的結(jié)果,確保更高效地使用高價(jià)值組件。
最近,3D Systems開始通過虛擬手術(shù)計(jì)劃(VSP)技術(shù)提供其醫(yī)療模擬解決方案,并通過技術(shù)公司Stryker提供其3D解剖模型系列。因此,3D Systems在超過100,000個(gè)案例中提供了VSP或解剖服務(wù),包括面部重建手術(shù)和全面部移植。
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