З генеральним дизайном для схуднення - Fusion 360

стійка

Як зробити виробництво продукції більш стійким за допомогою генеративного дизайну і таким чином заробити більше грошей для компанії?

Використовуйте можливості дизайну наступного покоління Autodesk Fusion 360, щоб швидше створювати високопродуктивні варіанти дизайну - ідеї, про які ви ніколи не думали - з однієї ідеї чи існуючого продукту.

У нашій статті ми розглядаємо, як компонент, розроблений генеративним методом, може перевершити традиційний дизайн з точки зору функціональності, виробничого ланцюжка поставок та впливу на навколишнє середовище.

Почнемо спочатку - що таке генеративне планування?

Генеративний дизайн імітує еволюційний підхід природи до дизайну. Дизайнери або інженери вкладають граничні умови проектування, такі як матеріали, методи виготовлення та обмеження витрат, у загальне програмне забезпечення для проектування. Програмне забезпечення досліджує всі можливі перестановки рішення, швидко створюючи різні варіанти дизайну. З кожною ітерацією ви перевіряєте і дізнаєтесь, що працює, а що ні.

Втрата ваги з генеральним дизайном

Генеративний дизайн особливо корисний, якщо ми хочемо покращити характеристики використання матеріалу конструкції, зберігаючи параметри продуктивності та вимоги до функціональності. Звичайно, програмне забезпечення не розміщує матеріал там, де він не потрібний, але там, де це вимагають схеми навантаження та напруги, безумовно. Як результат, генеративно розроблений компонент може досягти тієї ж функціональності із зменшенням витрати матеріалу до 80%!

В робочому середовищі вихідної частини (ліворуч) та генеративно розробленої частини (праворуч).

У наведеному вище прикладі ми розглядаємо конструкцію роботизованого зварювального пристрою. Ми вже бачимо, що оригінальна конструкція громіздка, важка і вимагає складання (три деталі та шість кріплень). Після включення функціональних та фізичних вимог оригінальної конструкції до простору генерального дизайну Fusion 360 ми отримуємо новий, оптимізований компонент, який не вимагає складання та використовує на 77% менше матеріалу.!

Виробництво легких деталей AGD

Тепер, коли ми маємо вдосконалену, полегшену модель, нам потрібно визначити, як її зробити. Через складну, органічну природу генеративно розроблених компонентів вони часто неможливі за допомогою традиційних методів субтракції. Однак аддитивні методи виробництва дозволяють нам будувати ці компоненти поетапно - спрощуючи ланцюг поставок, матеріально-технічне забезпечення та складання логістики.

Виробництво добавок для генеративного дизайну

Аддитивне виробництво дозволяє ефективно виробляти дуже складні та інноваційні форми, які часто непросто виготовити традиційними методами. Ми розглядаємо два методи 3D-друку для виготовлення вдосконаленої деталі на основі двох можливих варіантів вибору матеріалу: сталі та полікарбонату.

Для друку зі сталі ми використовуємо друк на порошковому шарі (PBF), де лазер поєднує, «зварює» металевий порошок шар за шаром.

Для друку з полікарбонату застосовується метод осадження плавленого дроту (FDM), коли безперервне плавлене волокно, що плавиться, подається через рухливу насадку до заготовки, що формується.

Autodesk Netfabb - Оптимізуйте 3D-друк

Програмне забезпечення для аддитивного виробництва Autodesk Netfabb включає інструменти для підтримки робочих процесів 3D-друку. Netfabb дозволяє оптимізувати опорний матеріал, а також швидкості, орієнтацію та компонування компонентів, щоб мінімізувати споживання технологічного матеріалу, споживання енергії та вплив на навколишнє середовище.

Втрата ваги та генеральне планування для стійкості

Для належного розуміння впливу компонента на довкілля та модернізації процесу слід проводити аналіз життєвого циклу. Цей аналіз підтверджує, чи розроблений компонент має менший енергетичний та вуглецевий слід в результаті меншої кількості сировини, що використовується в процесі виробництва добавок, та більш ефективного використання матеріалів.

Аналіз життєвого циклу

Аналіз життєвого циклу (LCA) враховує вплив на довкілля всіх стадій процесу виробництва та використання, включаючи переробку сировини, виготовлення, використання та закінчення терміну експлуатації.

Виконання такого аналізу на легкій реконструйованій деталі дає нам всебічне уявлення про вплив деталі на навколишнє середовище та порівняння її з початковою частиною та процесом.

Ми можемо порівняти оригінальні деталі, виготовлені за допомогою субтрактивної обробки та ручного складання, із загальним варіантом із полікарбонатною конструкцією із застосуванням сталевих PBF та FDM.

Ці частини та процеси аналізуються за допомогою категорій впливу потенціалу глобального потепління (GWP) та циклічного попиту на енергію (CED), використовуючи дані LCI Worldsteel, а також наступні джерела.

Результати

Наше дослідження підтверджує, що генеративно сформований компонент, вироблений з PBF, несе значно нижчі ПГП та CED, ніж вихідний компонент, вироблений методом віднімання. Це пояснюється головним чином значною втратою ваги деталі, а також високим використанням матеріалу в процесі виробництва добавок.

Повний потенціал глобального потепління життєвого циклу в KgCO2 для окремих частин та процесів.

Розбивка загальних результатів ПГП наведена нижче. Незважаючи на те, що енергоспоживання в процесі виробництва подібне або вище, ніж виробництво добавок (попередній малюнок), воно значно перевищує енерговитрати сировини, необхідні для традиційного процесу.

Крім того, кілька перероблених матеріалів зменшують викиди CO2 від виробництва свіжої сировини, що не охоплює загального використання матеріалів, що використовуються в традиційному процесі. Кількість енергії, необхідної для завершення самого життєвого циклу, є відносно незначною порівняно з енергією, присутньою у вхідному матеріалі.

Розбивка кожного аналізу в межах ДМС.

Результати додаються для досягнення повного GWP.

Аналіз витрат

Виробництво

Припускаючи виготовлення на замовлення та аналіз структури витрат на виготовлення комплектуючих, враховуючи вартість сировини, вартість робочої сили оператора та споживання електроенергії машинами. Результати показують, що, незважаючи на зменшення витрати матеріалу, виготовлення друкованої частини пов'язане зі збільшенням витрат (наша фігура нижче).

Це головним чином пов’язано з відносно високою собівартістю одиниці сировини, яка використовується для виготовлення друкованої частини, та додатковими витратами на подальшу обробку добавки.

Вартість заробітної плати оператора (значення часу)

Однак, завдяки спрощеному виробничому процесу, для виробництва добавок потрібні менші терміни експлуатації. За звичайним способом оператор повинен виконати збірку та відображення трьох окремих елементів та остаточну збірку деталей. Ці дії необхідно повторити для кожного компонента. В оновленому процесі оператор запускає процес лише один раз. У випадку з PBF компоненти, як правило, виробляються в невеликих кількостях, тому для кінцевого результату потрібно лише одне введення в експлуатацію та обробка. Заощаджений виробничою логістикою час компенсує збільшення матеріальних витрат.

Висновок

Генеральні можливості дизайну можуть допомогти зробити продукцію більш стійкою, пропонуючи інноваційні дизайнерські рішення, які використовують менше матеріалу, поєднують компоненти та підвищують продуктивність.

Поєднання цих рішень з адитивними технологіями виробництва спрощує виробничі процеси та, зрештою, зменшує вплив продукту на навколишнє середовище. Деякі елементи цього процесу можуть бути дорожчими. Однак його можна інтегрувати для оптимізації ланцюга поставок та логістики робочої сили, в кінцевому рахунку компенсуючи інші збільшені витрати.

Ми сподіваємось, що наведений вище приклад надихне вас та вашу компанію скористатися новими та новішими технологіями дизайну, щоб підвищити їх ефективність проектування на новий рівень. Зверніться до команди CAD-CAM нашої компанії, щоб підтримати наших галузевих експертів у подальшому розвитку та перетворенні процесів проектування та розробки продуктів вашої компанії.

Якщо ви хочете розширити свої професійні знання та першим отримати доступ до останніх новин чи статей, досить лише одного кроку. Станьте членом спільноти Facebook або підпишіться на нашу розсилку!