Kiedy należy stosować druk 3D w odlewaniu piaskiem?

W artykule naukowcy opisują narzędzie do oceny złożoności, które ocenia modele CAD w celu określenia najbardziej ekonomicznego podejścia do rzucania opartego na wycinaniu i ocenie geometrii 2D. Trzy potencjalne wyniki obejmują tradycyjne odlewanie z piasku; Odlewanie piaskowe z obsługą AM i połączenie dwóch z rdzeniami drukowanymi 3D w tradycyjnych kolbach odlewniczych.

"Opracowano cztery algorytmy, wszystkie rozpoczęto od przecięcia każdego z benchmarkowych plików STL i wykonania analizy na warstwę, co dało średnia złożoność na wszystkich poziomach ", wyjaśniają naukowcy. "Proces ten powtórzono dla trzech orientacji każdej części, a wyniki uśredniono, w tym: niezablokowaną obudowę, obróconą obudowę o 90 stopni w osi X i obróconą o 90 stopni w osi Y. Obroty zostały zakończone w celu wykrycia tendencji złożoności względem orientacji. Dla każdej orientacji liczby złożone ze wszystkich warstw zostały obliczone indywidualnie, a następnie suma została podzielona przez liczbę warstw dla wartości średniej, która była niezależna od liczby wybranych plasterków. Przy użyciu większej liczby warstw oczekiwano, że dokładność poprawi się dzięki poprawie statystycznego próbkowania, jednak każda dodatkowa warstwa oznacza wydłużenie czasu obliczeń. "

Algorytm A był najprostszym i zsumowanym liczbą wykrytych konturów dla każdej warstwy. Algorytm B był podobny do A, z tą różnicą, że zamiast zwiększać sumę konturów, obliczano rację i dodawano do sumy roboczej. Algorytm C zsumował liczbę konturów, ale zawierał również sumę wad wklęsłości, które były wystarczająco wklęsłe. Algorytm D był agregatem innych algorytmów: kontury, stosunek obwodu ponad obszarem i liczbę wad wklęsłości sumowanych razem.

Wybrano 16 struktur do rzutowania, od złożoności od prostych sfer do matryca żyroskopowa i kawałek szachowy Voronoi tesselation. Różne odlewy przeprowadzono za pomocą oprogramowania do złożoności, a uzyskane dane porównano do wyników złożoności przypisanych w poprzedniej pracy, w której wyniki zostały wygenerowane ręcznie i dobrze skorelowano z decyzją o tym, który proces odlewania był najbardziej odpowiedni. < Z czterech algorytmów algorytm D dał wartości, które "zapewniają granicę decyzyjną zgodną z intuicją autorów oraz oczywiste przypadki ekstremalne (sfera jako przypadek prostoty lub matryca żyroskopowa dla przypadku, który może tylko być obsadzone za pomocą drukowania 3D), "zgodnie znaukowcy.

"Ten złożony czynnik złożoności został porównany ze znanym współczynnikiem złożoności dla metody wytwarzania konwencjonalnych odlewów i wykazał podobne wyniki, ale bez konieczności posiadania wiedzy projektowej o tradycyjnych metodach" - stwierdzają naukowcy. "Ekonomika złożoności i ilości została pokazana dla tradycyjnej metody oprzyrządowania, a następnie porównana z trzema metodami, które obejmowały produkcję dodatków."

Naukowcy przedstawili cztery opcje:

Najbardziej ekonomiczne metoda zależała od złożoności i ilości wytwarzanych części. Na przykład, dla hamulca pneumatycznego, 3DSP był najbardziej opłacalny niezależnie od poziomu złożoności. Jednak 3DSPC był najbardziej opłacalny w przypadku bardziej złożonych obiektów lub obiektów w ilościach 100 lub wyższych. W przypadku odlewów o małej złożoności najlepszym wyborem był FDMP, natomiast w przypadku 1000 sztuk model 3DSPC był najbardziej opłacalny w pełnym zakresie złożoności.

Autorami publikacji są Ashley Martof, Ram Gullapalli, Jon Kelly , Allison Rea, Brandon Lamoncha, Jason M. Walker, Brett Conner i Eric MacDonald.