залізничних

Друкована панель управління гальмами

Друкована панель управління гальмами

У Будапешті Knorr-Bremse вперше вони можуть почати застосовувати дизайнерське виробництво - новий підхід, який дозволяє позбутися обмежень традиційних технологій виробництва, зосередившись на функції даної деталі. Все це передбачає проектування та виготовлення компонентів, які матимуть значно менший вуглецевий слід, ніж їхні нинішні компоненти.

Технологія якої компанії була використана для тривимірного друку на металі, вони отримали від них професійну допомогу?

Аттіла Ковач - Директор з розвитку: Під час відбору ми обрали технологію німецької компанії EOS серед учасників торгів. Наш вибір був підтриманий розміром робочої області та правильним сервісом та підтримкою. Це також було підтверджено роботою під час введення в експлуатацію та подальшого технічного обслуговування. Окрім технічної підтримки, ми також розраховували на послуги, що надаються компанією при навчанні та подальшому навчанні колег.

Як вони обрали правильну порошкову сировину, які їхні очікування від цього?

Перш ніж вибрати технологію, ми проаналізували, в якому асортименті товарів обладнання та матеріали, що є на ринку, можуть бути альтернативою. Ми дійшли висновку, що, виходячи з розмірів, наші менші алюмінієві компоненти мають шанс на технологію. Якість порошку AlSi10Mg, запропонована EOS, повністю відповідає механічним вимогам і є взаємозамінною з раніше використовуваною якістю матеріалів.

Скільки триває друк, з яких фаз складається пост-обробка?

Барнабас Кекеді - технічний експерт: Друк супроводжується вилученням заготовок із фундаментної плити конструкції та повним видаленням опорної конструкції. Уже є інструменти та процедури для автоматичного видалення, але вони досить дорогі. В даний час застосовується ручна обробка, а також включається дробеструйна обробка, яка покращує якість поверхні. Таким чином, крім часу друку, час виготовлення певної деталі включає час подальшої обробки, довжина якої залежить від складності деталі, кількості підкладки, яку потрібно видалити, та часу дробеструйної обробки або інше електрохімічне поліпшення якості поверхні. Це займає загалом 2-3 тижні. Навпаки, виготовлення деталі за допомогою звичайного лиття - це набагато трудомісткий процес, оскільки для цього також потрібен інструмент для лиття, виготовлення якого може зайняти до 15 тижнів. Однією з найбільших переваг друку є те, що для нього не потрібні інструменти.

Промисловий 3D-друк також пропонує цікаві нові можливості у виробництві залізничних вагонів

Для 3D-друку правильна орієнтація геометричних елементів та розміщення опор є особливо важливими завданнями. Ви експериментували з цим чи отримували допомогу?

Аттіла Ковач: Процес навчання та навчання містить вказівки щодо орієнтації та оптимального дизайну. Як і у всіх випадках, реальні знання дає практика. У даному випадку це означало багаторазовий друк та оптимізацію деталі, під час якої ми змогли використати свій попередній досвід друку, а також досвід друку на пластиці. Ми також бачимо, що це експериментування є значними витратами, тому зараз ми працюємо над тим, який метод моделювання може бути використаний для підтримки цих кроків. Цього літа ми запустимо проект із впровадження імітаційного програмного забезпечення та проведемо попередні дослідження для цього. Завдяки новому програмному забезпеченню майбутнього та досвіду, набутому в недалекому минулому, Knorr-Bremse набуває унікальних знань як у межах групи компаній, так і в межах всієї галузі.

Аттіла Металь - менеджер з розвитку: Сьогодні більше десяти виробників виготовляють пошарові лазерні прототипи. Провідним виробником та найвизначнішим розробником металодрука є німецька EOS GmbH, яка надавала підтримку та професійну допомогу. Після базової підготовки, отриманої під час введення машини в експлуатацію, було накопичено кілька місяців досвіду, і на основі цього ми також отримали вдосконалене поглиблене навчання з регульованих параметрів.

Асортимент металевих порошків, які можна обробити за допомогою цієї технології, відповідає потребам кількох галузей. Не бажаючи бути вичерпним, це комерційна суміш порошків з нержавіючої сталі, інструментальної сталі, алюмінію, титану та CoCr. На основі власних вимірювань та даних літератури можна стверджувати, що деталі, виготовлені за технологією DMLS, не відстають від своїх аналогів, виготовлених звичайними способами з однаковим вмістом сплаву з точки зору механічних властивостей. Розмір будівельної робочої області (250x250x290) визначає розмір деталі, обраної для будівництва. Багато компонентів Knorr-Bremse, що вбудовуються в панелі керування гальмами, виготовлені з алюмінію, а для деяких більш складних компонентів технологія адитивних матеріалів дає можливість створювати геометрії, які до цього часу були важкими або неможливими у виробництві. У цій галузі технологія 3D-друку явно має перевагу: форма та дизайн визначають виробництво, а не навпаки.

Динамічний огляд тривимірної друкованої панелі управління гальмами

За допомогою цієї технології ми можемо інтегрувати внутрішні структури та функції в деталі, що нам не вдалося зробити до цього часу традиційними методами виробництва. Таким чином, перш за все, ми можемо виробляти невеликі серії легких компонентів швидко та економічно, використовуючи адитивні технології. При друці заготовок опорний матеріал також виготовляється з тієї ж сировини (в даному випадку AlSi10Mg). Це неминуча особливість технології.

При визначенні орієнтації друку деталей необхідно враховувати успіх друку, якість готової заготовки та час виготовлення. Перетин цих трьох наборів потрібно знаходити для кожного компонента, маючи на увазі економіку друку. Цю здатність найкраще набути через досвід.

Яке програмне забезпечення для дизайну було використано?

Аттіла Ковач: Ми використовували систему CREO, яка використовується у нашій компанії, для виготовлення базової геометрії, а також додатки Materials Magic та EOS Print, які є стандартними елементами процесу, для подальшої підготовки та контролю опорної системи та орієнтації. В іншому проекті ми зіткнулися з тим, що в більшості випадків використання базових систем проектування САПР є громіздким, наприклад, варто використовувати відповідні додаткові модулі для створення несучих геометрій із сотовою структурою. Сьогодні майже кожна велика система проектування має такий додатковий модуль. Важливим інженерним досягненням останнього періоду є здатність оптимізувати існуюче програмне забезпечення для проектування для задоволення потреб нашої галузі та 3D-друку.

Аттіла Металь: Ми використовували програму Creo Parametric 4 для створення моделі, проектування та розрахунку кінцевих елементів, а також програму Altair Inspire 2019 для топологічної оптимізації.

Скільки часу зайняв етап планування та що було найбільшим викликом?

Аттіла Ковач: Дизайн та ітеративна оптимізація друку та повітроводів без внутрішньої підтримки, а також досягнення відповідної жорсткості конструкції.

Аттіла Металь: На початку ми зіткнулися з найбільшим викликом: як взагалі протистояти йому, як підходити до проектування нового будівництва? Нам довелося повністю забути традиційні (на основі різання) будівельні принципи, нам довелося вийти з попередніх мислячих планів, нам довелося почати проектувати на основі інших аспектів: як розмістити зв’язки пристроїв у просторі? Як ми можемо оптимізувати простір? Чи слід формувати його навколо центру в основі зірки, або створювати прямокутні простори і розміщувати там субмодулі? Ми створили каркас, каркас та змоделювали пневматичні з’єднання, щоб утворити навколо них шліци, перемістити їх у просторі та обчислити, як змінюється об’єм. Кінцевим результатом багатотижневої ітерації став отриманий макет, який став остаточним лише після створення багатьох моделей.

Які проблеми ще потрібно вирішити для серійного виробництва?

Аттіла Ковач: На попередньому етапі ми друкували по одному шматку, щоб підвищити ефективність, завдання друкувати кілька виробів одночасно і забезпечувати однакову якість отриманих одиниць, подібно до проблеми інструменти з декількома гніздами. Під час виробництва прототипів очищення та знепилювання внутрішніх поверхонь не здавалося серйозною проблемою, але на цьому слід робити більший акцент у серійних умовах.

Процес складання відрізняється від складання стандартного алюмінієвого блоку?

Петр Андрачі - Керівник команди технологічної інженерії: Лише мінімально спостерігалася різниця в зчепленні заготовки завдяки повністю унікальній геометрії базової плити, все інше відбувалося так само, як у випадку з просвердленою панеллю.

Як кожен тест функцій спирається один на одного?

Тест функції виконується згідно з процедурою тестування, визначеною конструкцією, першим кроком якої є вимірювання витоків, що необхідно, оскільки якщо модуль десь витікає, перевірка функції непотрібна. Після вимірювання витоків ми перевіряємо, чи заповнені модулем резервуари, підключені до випускних отворів, протягом заданого часу.

Які значення були головним акцентом моделювання кінцевих елементів?

Золтан Мартон - керівник групи технічних аналітиків: Під час моделювання кінцевих елементів першим кроком було перевірити жорсткість виробу за допомогою модального аналізу. Під час розробки продукту акцент у цьому відношенні робився на униканні критичного діапазону частот, спричиненого вібрацією в процесі експлуатації. Критичний діапазон частот та рівень вібрації при відмові залежать від місця встановлення виробу всередині залізничного вагону, значення, засновані на даних вимірювань, доступні у міжнародних стандартах. Оскільки виріб, виготовлений з використанням технології виробництва добавок, має помітно меншу жорсткість, ніж традиційний продукт, нашим завданням було знайти оптимальний баланс між зменшенням ваги (видалення матеріалу) та правильною жорсткістю.

Як другий крок моделювання скінченних елементів досліджували механічні напруження, спричинені прискорювальними навантаженнями від залізничної експлуатації, з точки зору статичних та втомних руйнувань. Оскільки механічна міцність деталей із 3D-друком все ще є активною галуззю досліджень, міцність виробу в цій галузі наразі оцінюється звичайними технологіями технології виробництва через відсутність повністю доступних механічних властивостей матеріалу та зрілих методів оцінки .

Розробка продукту все ще триває, або готова гальмівна панель вже є остаточною моделлю?

[Аттіла Ковач] Можна вважати остаточним для цього типу. На додаток до результатів, ми дізналися, як створити 3D-друковане рішення для товару, де коефіцієнт варіації високий, а виробничі номери та графіки дозволяють використовувати технологію.

[Attila Metál] Цю панель управління можна вважати остаточною моделлю, оскільки вона була протестована та перевірена, але це був лише перший крок у технологічному розвитку: ми почали розробляти більш складні системи з цією панеллю, включаючи більше пневматичних пристроїв та електричні зв'язку. Тут ми зіткнулися з новими, досі невідомими проблемами і шукаємо будівельні рішення. Збираючи досвід та настанови у будівельному посібнику, ми рухаємось крок за кроком. Наша мета - досягти зменшення ваги та обсягу в усіх типах та розмірах блоків управління завдяки конструкції для 3D-друку.

На додаток до моделювання, були також проведені реальні тести та їх результати?

Гергелі Надь - керівник групи випробувань: Реальні тести, що підтвердили наш дизайн та виробничі процеси, ми не виявили жодних помилок під час тестування. Отримані результати узгоджувалися з очікуваними значеннями, отриманими в результаті попереджувального, контрольного моделювання кінцевих елементів.

Будова пультів управління

Модуль управління складається з пневматичних та електропневматичних блоків, встановлених на загальній панелі. Отвори на панелі забезпечують повітряні з’єднання як повітроводи. Модуль управління подається через пневматичне з'єднання, клапан зниження тиску в системі встановлює правильний робочий тиск, а два електромагнітні клапани управляють регульованим повітрям до шліфувального блоку.