Studio System tạo mẫu nhanh để phát triển sản phẩm

 

Studio System để tạo mẫu nhanh: Khởi nghiệp có trụ sở tại Virginia phát triển sản phẩm

LUMENIUM LLC IS A VIRGINIA-BASED COMPANY đang phát triển mộ động cơ đốt trong sáng tạo. Động cơ quay ngược chiều không đối xứng (IDAR) là một thiết kế mới lạ và hoàn toàn duy nhất để tạo ra sự đốt cháy mạnh mẽ, hiệu quả, bên trong. Hình học độc đáo của nó cho phép sản lượng công việc ấn tượng nhưng hiệu quả từ một động cơ nhỏ, nhẹ tiêu thụ ít nhiên liệu hơn và tạo ra lượng khí thải thấp hơn.

Thách thức

Đối với Lumenium, khả năng lặp lại nhanh chóng có tác động trực tiếp đến thời gian hoạt động và hiệu suất động cơ. Hiện tại, họ sử dụng máy CNC trong nhà và gia công phóng điện dây (EDM) để chế tạo các bộ phận nguyên mẫu, nhưng quá trình này tương đối tốn thời gian và chi phí. Lumenium đang tìm kiếm một cách tiếp cận nhanh hơn, hiệu quả hơn cho các bộ phận tạo mẫu trong lắp ráp động cơ.

Các bộ phận trong động cơ IDAR phải chịu được nhiệt độ cực cao và căng thẳng vốn có đối với hoạt động của động cơ đốt trong. Mỗi thành phần phải tuân thủ các yêu cầu cụ thể bao gồm độ chính xác kích thước cao, cường độ dưới tải trọng động và độ giãn nở nhiệt thấp. Trọng lượng của mỗi phần là một xem xét quan trọng cho mật độ năng lượng và hiệu quả tổng thể. Sản xuất phụ gia cho phép Lumenium đáp ứng các yêu cầu này và giải quyết các hình học bộ phận phức tạp giống như các kênh làm mát bên trong để cải thiện hiệu suất động cơ. Với Hệ thống Studio, Lumenium có thể đưa công nghệ này vào không gian làm việc hiện tại của họ để lặp lại thiết kế nhanh hơn và tạo mẫu chức năng.

Ứng dụng

Động cơ đốt trong đại diện cho một thị trường trị giá 350 tỷ USD với ba loại động cơ: động cơ piston truyền thống, động cơ piston mới đối lập và động cơ quay. Công nghệ động cơ IDAR của Lumenium thêm một loại thứ tư, đại diện cho một sự thay đổi mô hình trong sản xuất điện. Các động cơ hoạt động dưới sức nóng và áp lực đáng kể, do đó các bộ phận động cơ phải chịu được các điều kiện tải động, lực đốt cháy 1500 psi và nhiệt độ đốt cháy 1500 ° C.

Thiết kế một sản phẩm phức tạp với yêu cầu hiệu suất cực cao đã dẫn đến nhiều thế hệ thiết kế động cơ, mỗi thế hệ có một giai đoạn khái niệm dài về thiết kế, tạo mẫu và lặp lại. Khả năng thực hiện lặp lại thiết kế thường xuyên có tác động có lợi đáng kể đến hiệu suất động cơ cuối cùng. Chu trình phát triển động cơ đầy đủ cho mỗi thế hệ của động cơ IDAR mất từ ​​ba đến năm năm. Xác định cách tiếp cận hiệu quả nhanh hơn, chi phí cao hơn cho việc tạo mẫu là rất quan trọng đối với việc phát triển động cơ IDAR và khả năng các bộ phận nhẹ trong khi tuân thủ các yêu cầu về tính chất cơ học khác ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của động cơ.

In và gia công sản phẩm

Lumenium tạo ra khoảng 20 bộ phận nguyên mẫu mỗi tháng. Phần lớn (khoảng 95%) được sản xuất nội bộ bằng cách sử dụng gia công CNC năm trục và EDM dây. Gia công hình học phức tạp với CNC bao gồm nhiều đường dẫn công cụ phức tạp và đôi khi hơn 80 hoạt động gia công khác nhau. Mỗi hoạt động đòi hỏi phải lập trình lại, thường bao gồm sửa lỗi tùy chỉnh và một toán tử để sắp xếp lại phần. Ngay cả khi gia công bài được yêu cầu trên phần in, số lượng thao tác gia công tổng thể ít hơn đáng kể. Lập trình máy CNC đòi hỏi người vận hành được đào tạo, tận tâm và có thể mất hàng tuần cho một công việc đơn giản, phức tạp hơn từ thiết kế đến tạo đường dẫn công cụ CNC để cố định đến gia công. Một số bộ phận yêu cầu xử lý bài bởi các nhà cung cấp bên ngoài thêm tối đa ba tuần để chế tạo.

5% còn lại của các bộ phận nguyên mẫu, thông thường, các bộ phận tròn thường được gửi đến một cửa hàng máy bên ngoài nơi thời gian dẫn trung bình khoảng ba tuần. Thời gian dẫn dài hạn chế khả năng lặp lại thiết kế của Lumenium, do đó có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất động cơ.

Ngoài thời gian kéo dài và chi phí cao, gia công chỉ cung cấp các tùy chọn giới hạn cho các bộ phận nhẹ. Trọng lượng rất quan trọng đối với hiệu suất động cơ trong đó việc giảm 50% trọng lượng động cơ có thể có khả năng tăng gấp đôi tốc độ động cơ định mức (RPM) và công suất. Để giảm trọng lượng với các phương pháp gia công, các kỹ sư có thể làm rất ít ngoài việc chọn một vật liệu nhẹ. Nếu không thay đổi vật liệu, việc giảm trọng lượng thông qua gia công thường đòi hỏi phải thay đổi hình học bộ phận, cộng thêm thời gian và độ phức tạp, có thể dẫn đến các điểm yếu trong cấu trúc bộ phận. Các phiên bản ban đầu của động cơ sử dụng các bộ phận được gia công từ các khối nhôm nguyên khối, một hợp kim nhẹ. Tuy nhiên, nhôm mở rộng khi nhiệt độ tăng là một đặc tính bất lợi cho các bộ phận động cơ hoạt động ở nhiệt độ cao.

Studio System in các phần bằng cách điền vào ô kín cấu trúc mạng tinh thể bên trong được in trong toàn bộ phần. Người dùng có thể điều chỉnh khoảng cách giữa các lần đổ để đáp ứng yêu cầu về sức mạnh và trọng lượng. Các bộ phận được in bằng infill sẽ có sự truyền nhiệt thấp hơn đáng kể. Điều này làm giảm trọng lượng bộ phận trong khi vẫn duy trì sức mạnh, cho phép Lumenium theo đuổi thép như một phần của giải pháp của họ.

Share: