Siemens wykorzystuje naturę, projektowanie generatywne i drukowanie 3D do tworzenia ulepszonych komponentów

"Struktura gałęzi drzewa zawiera system transportu, który umożliwia zoptymalizowany cykl żywieniowy" - powiedział. "W naszych płucach, naczyniach krwionośnych czy korzeniach roślin nie ma co innego - płyny są zawsze kierowane i dystrybuowane w ten sposób."

Użył tych zasad do opracowania studium projektowego końcówek palników stosowanych w elektrowniach i technologie przetwarzania energii, które przekształcają paliwa stałe lub ciekłe lub biomasę w gazy paliwowe i spalają je.

Połączenie biomimikry, czyli projektu inspirowanego biologią i produkcji dodatków pomogło Kienerowi z powodzeniem tworzyć części, takie jak drukowany metal 3D końcówka palnika, którą opracował w 2014 roku. Konstrukcja końcówki sprawiła, że ​​chłodzenie było o wiele łatwiejsze niż w poprzednim projekcie, a więc nie mogło się przegrzać nawet wtedy, gdy osiągnięto maksymalną temperaturę około 1500ºC. Skłoniło to Kiener do zbadania możliwości zastosowania dodatkowej produkcji w celu połączenia jak największej liczby funkcji i złożeń w jednym komponencie.

Pierwszy szkic projektu Kienera pokazał rozgałęzione kanały chłodzące. Podążył za szkicem projektami komputerowymi, które były iterowane w procesach optymalizacji, aż model był gotowy do wydrukowania 3D. W rezultacie powstała plastikowa końcówka palnika o wielkości kubełka w kształcie kopru włoskiego, zbudowana warstwami z przeplatanymi żyłkami. Kiener uważa, że ​​biomimikra, projektowanie generatywne i drukowanie 3D może przekształcić takie branże, jak przemysł lotniczy i motoryzacyjny.

"W firmie Siemens chcemy wykorzystać te nowe możliwości projektowania dzięki oprogramowaniu PLM do zarządzania cyklem życia produktu , ponieważ technologia opracowana w ten sposób jest zwykle wydajniejsza, tańsza i wymaga mniej konserwacji, "powiedział.

Generatywne programy projektowe nie ograniczają się do wyników opartych na naturze, ale im dłużej algorytmy obliczyć, tym bardziej organiczny wyniki wydają się być. Natura wie, jak osiągnąć maksymalne wyniki przy ograniczonych zasobach, więc części produkowane przy użyciu tej technologii wydają się być mocne i wymagają niewiele materiału i energii. Generatywne oprogramowanie projektowe udoskonala charakterystyki, takie jak zachowanie przepływu, wytrzymałość, przenoszenie ciepła i nośność bez konieczności wprowadzania przez człowieka, i chociaż projekty te są często skomplikowane, można użyć produkcji addytywnej do ich szybkiego i taniego wytwarzania. / p>

Kiedy Kiener opracował swoją końcówkę palnika w kształcie cebuli kopru, wraz z zespołem wprowadził swoje pierwsze szkice do programu symulacyjnego Siemens Product Lifecycle Management.

"Powiedzieliśmy programowi, jakie warunkiMusieliśmy spełnić to, co chcieliśmy osiągnąć, i ostatecznie otrzymaliśmy zoptymalizowany projekt ", powiedział Kiener.

W tym przypadku, to, co chcieli osiągnąć, to palnik, który nie przegrzał się . W ciągu kilku dni program PLM obliczył setki układów chłodzenia rur i płytek prowadzących rozprowadzających spalające się paliwa, aż wpadł na pomysł optymalnego przepływu. CD3D < /a>.

"To przyspieszona ewolucja" kontynuował Kiener. "Symulacje i testy sugerują, że nasz projekt nie tylko służy celom, ale jest także trwalszy, mocniejszy i tańszy niż poprzednie modele."

Siemens wykorzystał ten proces do opracowania wydrukowanych w 3D łopatek turbiny gazowej, które przypominają lekko skręcone płetwy rekina. Specjalista Bionics, Tobias Kamps, wykorzystuje także proces integracji kilku materiałów w jedną część - na przykład składnik utworzony przez algorytmy generatywne może być tworzony z drogich stopów wysokotemperaturowych, gdy znajduje się w pobliżu źródła ciepła, i może składać się z bardziej powszechnych metali, gdzie jest dalej od gorąca.

"Ramię składa się z kości, tkanek, naczyń krwionośnych i skóry" - powiedział Kamps. "Dzięki produkcji addytywnej będziemy mogli produkować elementy z kilku materiałów w jednym kawałku."