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增材制造設(shè)計(jì)的新技術(shù)

來源:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2018 / 11 / 19



桑迪亞為期三年的實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研究和開發(fā)項(xiàng)目證明了使用增材制造作為一種全新設(shè)計(jì)工具的可行性,與從手工繪圖到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)再到加工零件的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)大不相同,Ted Winrow說道,機(jī)械領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的工程師。該項(xiàng)目不是專注于印刷精密零件,而是專注于如何將精確度較低的3-D印刷零件與精密工具結(jié)合在一起,利用增材制造的快速原型設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)和制造?!澳欠N似乎迷失的細(xì)微差別,你必須以不同的方式設(shè)計(jì),”溫羅說?!八鼪]有插入標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)過程?!?/span>


他說,該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種重量更輕,價(jià)格更便宜的地面望遠(yuǎn)鏡,在傳統(tǒng)制造的望遠(yuǎn)鏡的三分之一時(shí)間內(nèi)成本約占成本的五分之一。他們使用3D打印組件,模塊化設(shè)計(jì),對(duì)于望遠(yuǎn)鏡光學(xué)設(shè)計(jì),圖像校正算法也有助于節(jié)省資金。該技術(shù)將經(jīng)常性成本轉(zhuǎn)移,“每個(gè)部分必須精確,非常規(guī)成本,你只需購買一套可以使用10年的工具,”Winrow說?!耙虼耍?dāng)您進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行時(shí),您可以節(jié)省成本。您可以節(jié)省時(shí)間,因?yàn)槟粫?huì)等待通過加工制造每件產(chǎn)品。

有兩種方法可以構(gòu)建任何精密結(jié)構(gòu):使每個(gè)部件都具有精確的公差,因此裝配簡單,或者制作更粗糙的部件,并使用非常精確的裝配工藝來彌補(bǔ)尺寸的不足。加工可以創(chuàng)建具有極其精確尺寸的零件,但它不能廉價(jià)地制造,或者在某些情況下,制造可能具有功能和重量優(yōu)勢的奇怪的3-D印刷設(shè)計(jì)。增材制造形成材料聚合物,陶瓷或金屬同時(shí)它創(chuàng)造了一個(gè)部件。正在研究如何影響材料的性質(zhì)以及特性在特定用途中是否重要。然而,設(shè)計(jì)是一個(gè)單獨(dú)的問題。



“我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)不關(guān)心你的材料是否不如你預(yù)期的那么好的系統(tǒng)嗎?你能設(shè)計(jì)一個(gè)不關(guān)心你的零件尺寸不精確的系統(tǒng)嗎?” 溫羅說?!叭绻阕屪约簩?duì)添加劑不太擅長的東西不敏感,你可以利用它所有的好東西?!?/span>例如,標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)具有壁架,該壁架必須非常精確,因?yàn)樵摫诩艿奈恢镁_地定義了鏡頭所在的位置。桑迪亞的項(xiàng)目,使用望遠(yuǎn)鏡的鏡頭,創(chuàng)造了一個(gè)沒有壁架的直筒。相反,“我們使用非常精確的工具將鏡頭保持在非常精確的位置。我們將鏡頭保持在正確的位置,然后我們?cè)谄渲車⑷氕h(huán)氧樹脂并將其鎖定到位,”Winrow說?!坝捎诠に囍械沫h(huán)氧樹脂,我們可以制造出尺寸不太精確的零件。這是精確的工具?!?/span>

桑迪亞申請(qǐng)了單片鈦合金彎曲的專利,這是望遠(yuǎn)鏡鏡架的一部分。彎曲是指像剛體之間的關(guān)節(jié)一樣使用的各種元素。通過彎曲元件產(chǎn)生線性或旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。將金屬剛性地安裝到玻璃上不起作用,因?yàn)殡S著溫度的變化,兩種材料以不同的速率膨脹和收縮,并且玻璃可能變形甚至破裂。彎曲部分像彈簧一樣,雖然看起來不像彈簧。Sandia的設(shè)計(jì)大致為圓柱形,長約2英寸,直徑為3/4英寸,具有非常薄的彎曲葉片。三個(gè)撓性支架通過環(huán)氧樹脂連接到鏡子上,減輕了鏡子連接到碳纖維骨架的膨脹和收縮應(yīng)力。



精密機(jī)械設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與Sandia光學(xué)設(shè)計(jì)師Jeff Hunt以及算法作者Dennis Lee和Eric Shields合作完成了該項(xiàng)目。Winrow說鏡頭設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)帶有扭曲和其他錯(cuò)誤的原始圖像。他說,軟件算法比其他算法更好地糾正某些類型的錯(cuò)誤,因此鏡頭設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤是算法擅長糾正的類型。“我們的想法是你可以用不那么精確的光學(xué)系統(tǒng)來解決這個(gè)問題,并且基本上是在事實(shí)之后。就像我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)械硬件對(duì)增材制造缺陷不敏感并利用其優(yōu)勢一樣,杰夫優(yōu)化了光學(xué)系統(tǒng)。因此,軟件維護(hù)了算法無法完成的圖像屬性。“Winrow說?!叭绻慊ㄙM(fèi)三倍于更好的光學(xué)器件,那么你可以獲得相同的性能?!?/span>

結(jié)語:該項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)束,但桑迪亞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師現(xiàn)在正在使用它的信息,他說?!斑@就是項(xiàng)目所關(guān)注的,這些方式如何使它更快,更便宜,同樣好,”Winrow說?!叭绻阏?wù)撃憧梢苑艞壍氖虑椋憧梢栽谑潞笱a(bǔ)償?shù)氖虑?,它?huì)在設(shè)計(jì)方面打開領(lǐng)域?!?/span>