GKN Sinter Metals i Porsche Engineering 3D Print z nowym rodzajem stali

20MnCr5 jest wytrzymały, ale ciągliwy, wytrzymały, a jednocześnie wytrzymały, a także charakteryzuje się wysoką wytrzymałością zmęczeniową i odpornością na zużycie. Porsche Engineering ostatnio wykorzystało ten materiał do drukowania elementów 3D dla napędów elektronicznych, a mianowicie konwencjonalnej przekładni czołowej poprzecznej. Dla optymalnej korzyści wybrano część o największym potencjale redukcji masy, obudowę mechanizmu różnicowego z pierścieniem zębatym.

Pierścień zębaty i obudowa mechanizmu różnicowego pełnią różne funkcje w konwencjonalnej przekładni. Koło koronowe wykonane jest ze specjalnej stali, która jest następnie utwardzana i szlifowana w celu uzyskania precyzji. Obudowa mechanizmu różnicowego jest zwykle odlewana i używana do przenoszenia momentu obrotowego z koła koronowego na środkową śrubę i koła zębate stożkowe. Szerokie zęby kół zębatych są podparte cienką, czasami niecentralną tarczą, która jest połączona z obudową mechanizmu różnicowego. GKN i Porsche korzystały z oprogramowania CAD i optymalizacji strukturalnej topologii, aby zaprojektować nowy kształt oparty na siłach. Następnie określono maksymalną dostępną przestrzeń w transmisji. Wszystkie wewnętrzne kontury potrzebne do jakiejkolwiek funkcji, takie jak koła zębate stożkowe, wały boczne i łożyska zostały odjęte od nadwozia.

W oparciu o specyfikacje i wymagania dotyczące przekładni, wszystkie obciążenia, łącznie z łożyskiem i osprzętem, zostały zastosowane do bloku pakietu. Narzędzie do optymalizacji CAD stworzyło strukturę zdolną do przyjęcia wszystkich wymaganych obciążeń. Powstała struktura nie może być wytworzona w żaden inny sposób niż wytwarzanie dodatku.

Wewnętrzny kształt jest obsługiwany tylko przez system organicznych belek i struktur niezbędnych do jego integralności strukturalnej. Kształtów tych nie można obrabiać metodami konwencjonalnymi. Struktura wymaga również specjalnych cech, takich jak otwory do wyrzucania nieużywanego proszku metalicznego po wytworzeniu, oraz otworów na średnicy zewnętrznej, tak aby zebrany olej mógł spływać w wewnętrznym obszarze mechanizmu różnicowego. Wszystkie te cechy można zaplanować w modelu CAD.

Ostateczna analiza elementów skończonych wykazała jednorodny poziom naprężeń i pozwoliła zmniejszyć grubość ścianki, co nie jest możliwe w przypadku innych metod produkcji z powodu ograniczeń maszyny. W oparciu o pierwotne wymagania dotyczące obciążenia, zespół był w stanie zmniejszyć wagę o 13%, czyli o około jeden kilogram; Osiągnęli również 43% spadek sztywności zębów w kierunku promieniowym, 69% zmniejszenie sztywności zębów w kierunku stycznym i 8% zmniejszenie bezwładności.

Producenci samochodów nieustannie szukają sposobów na poprawę wydajności pojazdów ,czy to zmniejsza wagę, tworzy bardziej wydajne silniki spalinowe czy poprawia układ napędowy. Coraz więcej z tych producentów zwraca się do produkcji dodatków, aby prototypować, a nawet wytwarzać części, z których wiele nie ma możliwości osiągnięcia geometrii przy tradycyjnym wytwarzaniu. Dodaj to do materiałów, które oferują dodatkowe oferty produkcyjne, takie jak 20MnCr5 firmy GKN, a producenci są w stanie tworzyć złożone, lekkie części, które wytrzymują wysokie zużycie

GKN bada korzyści z produkcji dodatków samochodowych, a ostatnio Aplikacja podkreśla kilka kluczowych możliwości drukowania 3D. Przeczytaj pełne studium przypadku na blogu GKN Sinter Metals.