Бионический дизайн в литейной технологии

Эстетика в литейном производстве

Эстетика в литейном производстве

Человек постоянно стремится к саморазвитию. Мы все время находимся в поисках решений, оптимизирующих нашу жизнь: сокращающих энергозатраты, расширяющих возможности и экономящих ресурс. Происходит стремительная революция технологий во всех сферах человеческой жизни, включая те, о которых мы порой даже не задумываемся.

Литейные технологии являются основой для производства множества продуктов, которые мы используем ежедневно — от автомобилей до бытовой техники и медоборудования. Они позволяют создавать сложные комплектующие с высокой точностью, что улучшает безопасность и надежность устройств, влияя на качество нашей жизни.

Кроме того, человек, как разумное существо, имеет потребность к восприятию и созданию красоты, гармонии, стремясь к эстетическому совершенству.

Бионический дизайн в литейной технологии представляет собой интереснейшую область, в которой объединяются достижения инженерной мысли и вдохновение, почерпнутое из природы. Это – чистый продукт человеческого разума.

Этот подход становится ещё более актуальным с развитием аддитивных технологий, позволяющих создавать сложные и эффективные конструкции, которые недоступны традиционным методам.

Специфика бионического дизайна

Бионический дизайн (или топологическая оптимизация) – это заимствование идей у самой природы и использование их для создания легких, но прочных конструкций. Внешне они схожи со структурой скелета или корневой системой деревьев. Эти естественные формы минимизируют вес при максимальной прочности, что идеально сочетается с основными принципами проектирования в автомобильной, авиационной, космической, и других высокотехнологичных отраслях.

Внедрение топологической оптимизации позволяет уменьшить количество используемых материалов, при этом не ухудшая прочностные характеристики изделия. Поэтому уже сейчас многие известные автопроизводители, а также авиастроительная и космическая индустрии применяют бионический дизайн для создания элементов деталей.

Визуально отливки напоминают некие агрегаты из фантастического фильма, однако это уже самая настоящая реальность, которую буквально лет 10 назад еще сложно было себе представить!

Бионические элементы подвески квадроцикла

Совместно с МГТУ им. Баумана и АО «Литмашдеталь» мы работали над амбициозным проектом — созданием двухметровой алюминиевой рамы для квадроцикла, выполненной в бионическом (топологическом) дизайне. Этот проект требовал соединения аддитивных технологий и глубоких знаний в области литейного дела.

Рычаг подвески с бионическими элементами был первой, маленькой, пробной деталью изделия.

Наши коллеги из МГТУ спроектировали форму рычага подвески, мы ее напечатали, а наши партнеры из АО Литмашдеталь – отлили.

После успешной заливки мы вместе создали в бионическом дизайне такие детали, как кронштейны, ступицы и все относительно мелкие компоненты рамы, которые входили в общую конструкцию.

Минимум металла, максимум сложности

Создание таких «скелетных» конструкций вызывает множество трудностей в литейном производстве.

Литейная технология усложняется в связи с необходимостью отливки заготовки с минимальной металлоёмкостью, с тонкими стенками и сложной системой каналов.

Каждый канал, вплоть до самых тонких, до 6 мм в диаметре, требует продуманных решений для обеспечения правильного процесса заливки, подводов питания (правильного расположения изотермических вставок,) правильного направления кристаллизации металла (установка «холодильников»).

Это – самый настоящий мозговой штурм, интеллектуальная битва инженеров и литейщиков с законами химии, физики и термодинамики.

Плюсы аддитивного формообразования в проекте такого рода – на нашем 3D-принтере можно напечатать форму любой, даже настолько сложной конфигурации.

Не оставляя следов

Главная задача после печати форм заключается в необходимости тщательной очистки каналов с мелким сечением от песка. Очистка осуществляется вручную, специальными ершиками, пылесосом.

Для визуального контроля внутренней поверхности форм в труднодоступных местах мы использовали видеоэндоскоп.

Преимущества аддитивного формообразования

Другим способом, кроме технологии послойного выращивания форм, решить эту задачу сейчас нереально. Тончайшая конфигурация деталей делает невозможным выполнение этого проекта традиционным способом.

Мы использовали все возможности нашего принтера и все наши знания, работая в команде профессионалов, и этот опыт был абсолютно уникальным для нас.

Часть общей картины

Этот проект был настоящей экскурсией в мир топологической оптимизации в литейной отрасли. Мы потрудились, расширили наш опыт в литейной отрасли, и приобрели дополнительные знания по предварительной подготовке к процессу заливки аддитивных форм (о чем расскажем подробнее в следующей статье). Наконец, мы получили настоящее удовольствие, созерцая результат.

Подвеска рычага с бионическими элементами - лишь небольшая деталь в рамках масштабного проекта, над которым мы работали. В ней сосредоточена эстетика и функциональность дизайна, в котором выполнена вся рама квадроцикла .

Увидеть общую картину, узнать больше о всем проекте и его особенностях вы можете [здесь]

Запросить КП

Позвоните нам!