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ANSYS的博客

2021年11月16日

增材制造推动Pankl Racing的极致创新

还记得增材制造或3D打印首次被引入的时候吗?这似乎是一种很棒的小众制作方法,非常适合制作原型等特殊应用,但可能永远不会有广泛的吸引力或相关性。专注于增材制造的Pankl赛车系统公司正在证明早期的误解是错误的。

Cleon Regensburger是一名开发工程师,他正在与位于奥地利Kapfenberg的Pankl增材制造技术业务部门的同事们合作,应用增材制造或AM,为世界领先的赛车车队和高性能汽车应用生产大型复杂的产品系统,包括发动机和传动系统部件。

3D打印:从视觉到现实

根据Regensburger的说法,选择性激光熔化)是释放3D打印汽车应用潜力的关键。在这个过程中,也称为粉末床熔合,使用高功率激光熔化金属粉末并将它们熔合在一起。

雷根斯伯格解释说:“选择性激光熔化使汽车工程师能够使用大量金属材料,并对其进行高表面和几何公差质量的加工。”“这为利用增材制造打印可用于结构目的的功能部件打开了大门,即使在苛刻的环境中也是如此。它确实实现了从将增材制造作为原型工具应用到实际使用它为赛车引擎等要求苛刻的应用生产坚固的最终用途部件的转变。”

Pankl与Ansys合作,重新构想了传统汽车零部件的设计和生产,比如轴承支架,这些部件从未打算用于增材制造。通过使用新颖的设计方法和优化其AM产品设计,Pankl可以提高零件性能,并更快、更经济地推动创新。通过这样做,Pankl获得了竞争优势。

增材制造带来了许多好处,比如更短的生产周期、更大的零件功能和设计自由度。它推动了更大的创新,”雷根斯伯格指出。“如果有一个行业对创新部件的快速发展感兴趣,那就是赛车行业。作为动力传动系统和发动机系统高性能部件以及航空航天部件的知名供应商,Pankl是探索增材制造的天然选择。我们的重点是通过创新为客户提供高性能的产品,而AM支持这一目标。”

工程仿真的附加价值

为了展示其对3D打印的承诺,该公司于2018年在其位于奥地利Kapfenberg的总部成立了Pankl增材制造技术业务部门。该中心的工程师,包括Regensburger,不仅致力于开发和生产高要求应用的增材制造零件,而且还通过整体方法改进增材制造过程链的几乎所有方面。因为它们之间的相互作用比传统的制造方法更强烈。他们的目标是优化基于slm的增材制造的机械性能、成本、一致性、可重复性和质量,从而使其能够更广泛地部署。

Pankl与Ansys的合作有助于该公司克服增材制造设计的挑战,例如生产复杂的几何形状-通常带有开口,腔体或仿生形状-同时仍然实现坚固的结构和热强度,以承受汽车比赛的恶劣环境。Ansys还支持极端的设计自由和创新,允许Pankl工程师探索一系列材料,几何形状和支持策略,而无需投资昂贵的测试打印运行和物理原型。

3D打印的一个巨大的考虑因素是需要在打印过程中锚定零件的支撑结构。Regensburger指出:“由于SLM本质上是一个焊接过程,因此在打印过程中会发生热效应。“热应力和翘曲是大问题,一般来说,我们通过设计支撑结构来管理它们,这些支撑结构将部件固定在基板上,并将热量从构建部件中传导出去。特别是当零件不是为AM设计的时候,就像更换零件的典型情况一样,如果没有大量的支撑结构,就很难打印它们。Ansys不仅可以帮助我们设计有效的支撑结构,还可以确定减少对它们依赖的策略。”

在整个材料校准,几何定义和网格划分,机械分析,热分析,建筑,打印和后处理的复杂过程中,Pankl团队依靠Ansys快速而自信地进行战略权衡。Regensburger说:“仿真极大地帮助我们防止代价高昂的零件故障和预测工艺问题。”“但它也有助于我们改善我们的工作设置,优化支撑结构,提高成品零件的质量。”

而潘克尔依赖于Ansys机械,它还利用为3D打印开发的专门解决方案。“Ansys有一个很好的材料优化工具,那就是Granta AM选择器。一旦你知道你想要使用的一般材料,你可以很容易地指定一个确切的粉末配方,看看材料是否在生产设施或供应商。在Pankl,我们使用大量的材料和材料/热处理组合,而Granta AM选择器可以帮助我们最佳地匹配这些选择,以应对手头的挑战。”

他补充说:“Ansys产品组合的另一个重要特点是,它集中了我们所有的知识和信息,因此我们可以快速有效地开展跨学科工作。“在设计和生产过程的几乎每个步骤中,Ansys产品都被用于实现最佳结果,并满足我们客户的高标准。”

Pankl和Ansys:推进增材制造的艺术

Pankl和Ansys共同推进了增材制造中使用的工具包和最佳实践,使这一以前的利基工艺为更主流的应用做好了准备。Regensburger说:“在Ansys的支持下,我们最终完成了一项伟大的建造工作和一款伟大的产品。”“我们公司以利用创新技术提供创新产品而闻名,因此Ansys软件非常适合我们。”

两家公司的长期战略合作正在推动汽车技术和增材制造实践的创新。“我们与Ansys建立了合作伙伴关系,共同推动双方的改进。Ansys优化了我们的产品,同时,我们的反馈和结果帮助Ansys优化了每家正在探索增材制造的公司的能力和流程,”Regensburger总结道。

他说:“我很高兴见到你。

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