Оценка целесообразности применения аддитивных технологий в изделиях аэрокосмической техники
Авторы: Шемонаева Е.С., Гончаров А.В., Андреев В.Д.
Опубликовано в выпуске: #12(120)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-12-2136
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Проанализированы вопросы целесообразности применения аддитивных технологий для изготовления деталей сложной формы в изделиях аэрокосмической техники. По результатам конструктивного анализа детали определены направления топологической оптимизации и проведена оптимизация ее конструкции. Для подтверждения адекватности оптимизации конструкции выполнены статический и динамический прочностные расчеты в программном комплексе Siemens NX. Рассмотрены технологии изготовления детали путем 3D-печати металлами и традиционного фрезерования на станке с числовым программным управлением. Процессы изготовления смоделированы в различных программных комплексах в целях получения исходных данных для проведения экономического расчета. Для оценки целесообразности применения технологии печати металлом выполнен технико-экономический анализ, по результатам которого установлено влияние программы выпуска, технологических режимов обработки и стоимости материалов на себестоимость изделия.
Литература
[1] Srivastava A.K., Dubey A., Kumar M., Dwivedi S.P., Sing R.K., Kumar S. Measurement of form errors and comparative cost analysis for the component developed by metal printing (DMLS) and stir casting. Instrumentation Measure Metrologie, 2020, vol. 19 (5), pp. 363–369. DOI: 10.18280/i2m.190506
[2] Dehoff R., Tallman C., Duty C., Peter W., Yamamoto Y., Chen W., Blue C. Case Study: Additive manufacturing of aerospace brackets. Advanced Materials and Processes, 2013, vol. 171, pp. 19–23.
[3] [Labonnote N., Ronnquist A., Manum B., Rüther P. Additive construction: State-of-the-art, challenges and opportunities. Automation in Construction, 2016, vol. 72, pp. 347–366. DOI: 10.1016/j.autcon.2016.08.026
[4] Merulla A., Gatto A., Bassoli E., Munteanu S., Gheorghiu B., Pop M.A., Bedo T., Munteanu D. Weight reduction by topology optimization of an engine subframe mount, designed for additive manufacturing production. Materials Today: Proceeding, 2019, vol. 19, pp. 1014–1018. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.08.015
[5] Леоненков А.Д., Двирный В.В. Перспективы применения аддитивных технологий в аэрокосмической отрасли. Решетневские чтения, 2017, № 21-2, с. 632–633.
[6] Боровиков А.А., Тушев О.Н. Разработка силовой конструкции космического аппарата с использованием топологической оптимизации для двух вариантов технологии изготовления. Инженерный журнал: наука и инновации, 2018, вып. 9. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2018-9-1807
[7] Ahuja B., Karg M., Schmidt M. Additive manufacturing in production: Challenges and opportunities. Proceedings of SPIE — the International Society for Optical Engineering, 2015, vol. 9353. DOI: 10.1117/12.2082521
[8] Bonnard R., Mognol P., Hascoët J. A new digital chain for additive manufacturing processes. Virtual and Physical Prototyping, 2010, vol. 5 (2), pp. 75–88. DOI: 10.1080/17452751003696916
[9] Singamneni S., Lv Y., Hewitt A., Chalk R., Thomas W., Jordison D. Additive manufacturing for the aircraft industry: A Review. Journal of Aeronautics & Aerospace Engineering, 2019, vol. 8 (1). DOI: 10.4172/2329-6542.1000214
[10] Liou F. Rapid Prototyping and Engineering Applications: A Toolbox for Prototype Development, 2007. https://doi.org/10.1201/9781420014105
[11] Saracyakupoglu T. Usage of additive manufacturing and topology optimization process for weight reduction studies in the aviation industry. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, 2021, vol. 6, pp. 815–820. DOI: 10.25046/aj060294
[12] Fetisov K., Maksimov P. Topology optimization and laser additive manufacturing in design process of efficiency lightweight aerospace parts. Journal of Physics: Conference Series, 2018, vol. 1015, art. ID 052006. DOI: 10.1088/1742-6596/1015/5/052006
[13] Mirzendehdel A., Suresh K. Support structure constrained topology optimization for additive manufacturing. Computer-Aided Design, 2016, vol. 81, pp. 1–13. DOI: 10.1016/j.cad.2016.08.006
[14] Тилинин М.В., Прибытков Б.М. Аддитивные технологии в отечественном авиастроении: текущие позиции и направления развития. Молодой ученый, 2019, № 47 (285), c. 133–138. URL: https://moluch.ru/archive/285/64365/ (дата обращения 29.04.2021).