Институт аддитивных производственных технологий Фраунгофера (IAPT) продемонстрировал, что 3D печать может обеспечить преимущество как для технических характеристик, так и для производственных затрат, путем изменения конструкции дверной петли роскошного спортивного автомобиля.

Инженеры IAPT оптимизировали все, от геометрии дверной петли до ориентации сборки и параметров процесса, чтобы максимально снизить затраты и вес. В конечном счете, работа была направлена на то, чтобы пролить свет на не столь очевидные факторы, влияющие на стоимость 3D напечатанных деталей, помимо геометрии самих компонентов.

На ранних этапах проекта команда сначала определила наиболее рентабельную ориентацию компонента в рабочей камере. Инженеры учли необходимые опорные конструкции, а также количество деталей, которые они могли бы поместить в одну сборку. Этот первоначальный шаг оптимизации ориентации привел к экономии средств на 15% по сравнению с 3D печатью без таких соображений.

Следующей была топологическая оптимизация самого шарнира. Убрав ненужный материал и укрепив только те участки детали, которые необходимы для имитации силового потока, инженеры смогли уменьшить вес на 35%. Последующая экономия материалов и сокращение времени печати привели к дополнительной экономии средств на 20%. Команда из IAPT также рассчитала дополнительную экономию, связанную с сокращением постобработки (за счет уменьшения вспомогательных структур) и выбором оптимального материала металлического порошка для работы: 10% каждый.

Интересно, что исследование показало, что даже параметры сборки, используемые в процессе 3D печати, обеспечивают потенциальную экономию средств. Например, более толстые слои, более высокая скорость сканирования и деформация профиля лазерного луча — все это способствовало сокращению времени сборки, что снизило затраты на печать еще на 15%.

В конечном счете, этот ориентированный на затраты подход к проектированию позволил инженерам IAPT напечатать шарнир на 3D принтере с огромным снижением затрат на 80% по сравнению с аналогом, напечатанным на 3D принтере без такой же оптимизации.