Методики оптимизации аддитивной технологии формообразования на примере нагруженных изделий из пластмасс

Никита Михайлович Прокопенко

doi:10.37890/jwt.vi80.509

Н.М. Прокопенко Волжский государственный университет водного транспорта, г. Нижний Новгород, Россия https://orcid.org/0009-0004-5650-0589

DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi80.509

Аннотация

В рамках статьи описана разработка методик по оптимизации аддитивных технологий (FDM печати), с учетом нагрузок, действующих на рассматриваемое тело, с целью экономии материалов и сокращения времени производства, в рамках робототехники, кораблестроения и разработки водных, наземных и воздушных дронов. Проведен анализ существующих методов модификации по усилению моделей. Проведены испытания различных способов модификации 3D моделей для печати. На основе тестов предложен и разработан универсальный метод усиления деталей для трехмерной печати. В основе метода лежит принцип создания сферических полостей внутри детали на месте самых нагруженных зон детали, которые затем, при создании управляющей программы для принтера, будут обводиться внешними стенками из пластика, создавая уплотнение внутри детали. Для определения зон, требующих оптимизации, применяется анализ напряжений и топологический анализ Inventor и Ansys, на основе результатов которых создавались трехмерные модели самых нагруженных зон, или модели зон, требующих усиления. Создан программно-аппаратный комплекс по модификации трёхмерных моделей для 3D печати и разработано программное обеспечение по автоматизации основных частей методики обработки готовых деталей – создания полостей на основе трёхмерной модели нагруженных зон.

Ключевые слова: Аддитивные технологии, 3D печать, FDM, кораблестроение, робототехника, подводный дрон, оптимизация, анализ напряжений, топологический анализ, Inventor, Ansys, моделирование, эксперимент, Blender, Python

Литература

Распоряжение Правительства РФ от 14 июля 2021 г. N 1913-р об утверждении Стратегии развития аддитивных технологий в РФ на период до 2030 г. – 2021. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/401404208/

Duane Marrett, Additive Manufacturing Becoming a Disruptive Force in Marine Tooling– 2017 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://blog.thermwood.com/additive-manufacturing-becoming-a-disruptive-force-in-marine-tooling-blog-0

Rushabh Haria, Damen Shipyards release further details about world’s first 3D printed propeller – 2017 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://3dprintingindustry.com/news/damen-shipyards-worlds-first-3d-printed-propeller-121112/;

Марина Совина, В России появится ударный подводный дрон// lenta.ru – 2023 13 декабря / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://lenta.ru/news/2023/12/13/v-rossii-poyavitsya-udarnyy-podvodnyy-dron/;

Korniejenko K, Gądek S, Dynowski P, Tran DH, Rudziewicz M, Pose S, Grab T. Additive Manufacturing in Underwater Applications. Applied Sciences. 2024; 14(4):1346. https://doi.org/10.3390/app14041346

E.V. Kozlova, V.V. Yakinchuk, K.A. Starikov, A.V. Bolshakova A.A. Bocharov Life Cycle Management of the 3D-printer Technology to Design an Underwater Drone Hull to Study the Arctic Published under licence by IOP Publishing Ltd IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 625, International Round Table "Modern Problems of the Arctic" 25 June 2020, Saint-Petersburg Peter the Great Polytechnic University, Russian Federation

G. Poornima, R. Pavithra, M. Praveen, S. Ragasurya, C. Aashish; Design and analysis of 3D printed unmanned underwater vehicle. AIP Conf. Proc. 22 May 2023; 2492 (1): 040071. https://doi.org/10.1063/5.0114352

Anders Clausen, Niels Aage, Ole Sigmund Exploiting Additive Manufacturing Infill in Topology Optimization for Improved Buckling Load // Engineering. - 2016. - Volume 2, № 2 – P. 250-257.

Форум RepRap, «Making RepRap prints stronger» [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: https://reprapltd.com/fibre/;

Гордлеева, И. Ю. Обзор импортозамещения на рынке хаусботов и предложение по выбору силового агрегата с применением гидроприводов / И. Ю. Гордлеева, С. Д. Гордлеев, И. В. Никитаев // Научные проблемы водного транспорта. – 2021. – № 68. – С. 40-58. – DOI 10.37890/jwt.v68.212. – EDN QPAEDQ.

Гордлеева, И. Ю. Канатная дорога на мускульной тяге / И. Ю. Гордлеева, И. В. Никитаев, Д. В. Веселов // Цифровой регион. Социально-экономическое развитие сельских территорий: опыт, компетенции, проекты: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции, Княгинино, 28–29 марта 2023 года. – Княгинино: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 2023. – С. 121-123. – EDN LKZEFM.

Данные автора

Никита Михайлович Прокопенко , Волжский государственный университет водного транспорта, г. Нижний Новгород, Россия

ассистент кафедры подъемно-транспортных машин и машиноремонта, Волжский государственный университет водного транспорта» (ФГБОУ ВО «ВГУВТ»), 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5, e-mail: nikoprk@yandex.ru