Driving Innovation l 曲柄轻量化的探索

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需求


随着航班的密集度增加,这些划过天际线的飞机在天空上留下了大量的二氧化碳,航空航天行业面对着减少碳排放的巨大压力,新一代的飞机需要将碳排放量降低到20年前的50%,飞机轻量化势在必行。

 

设计探索


利用计算机辅助设计CAD软件,在考虑到零件的负载和其他约束条件下,软件将零件设计出来。然后开始了优化材料分布情况的努力。软件根据设计情况产生了一系列的几何结构。

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通过Finite Element Analysis (FEA)有限元分析在最大的力学性能的情况下达到最轻量化的结构。

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经过不断的尝试和分析,最后得到一个减重21%的零件设计。

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然后是该零件在通过选择性激光熔融过程来制造所需支撑材料的考虑。目标是通过优化零件的设计,通过其零件内部结构的相互支撑而避免对额外的支撑结构的需求。通过EOS和3T RPD的分析,直角三角形的斜边低于最低制造角度,会需要支撑结构。

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在此基础上,继续对零件设计的修改,用孔状结构代替了上图类梯形的设计,带孔状的结构可以彼此支撑,不但避免了额外支撑材料的需求,而且零件的强度更高,重量上达到了9%的重量减少。

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3T RPD制造出该零件后,零件进入到测试过程,通过静载试验,模拟飞行条件下的载荷和其他约束情况,测试结果是成功的,证明设计是稳定可靠的,经过检查确认零件无损坏或其他完整性的缺失。

科学谷REVIEW


Design Thinking . 设计思维

Intervention Disign-介入设计带来更精致更复杂的设计结果。单纯的设计不需要考虑太多因素,而放在流程来,设计-优化-有限元分析-制造可行性分析-验证,在这个过程中设计又上了一个工程学的台阶,转化为设计者的know how, 这时候的设计已经不是单纯的美学和力学上的设计,而是经过了与制造要求等条件结合的再次设计。

 

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