Struktury lattice - redukcja kosztów wytwarzania elementów drukowanych przestrzennie

Jedną z cech charakterystycznych struktur lattice jest możliwość redukcji masy elementów. W niniejszym wpisie zostanie zaprezentowany przykład redukcji kosztów wytwarzania wkładki z chłodzeniem konfomalnym poprzez wykorzystanie struktury lattice.

Na koszt wytwarzanych przyrostowo detali ma wpływ wiele czynników. Bez wątpienia jednym z głównych jest koszt materiału. Aby oszacować koszt materiału, zostało przyjęte, że detal został wykonany z proszku stali narzędziowej w technologii SLM. W zależności od producenta oraz gatunku stali ceny rynkowe różnią się, ale przyjmując dolną granicę, można założyć cenę 100 euro/kg. 

Porównane zostaną dwie wkładki z chłodzeniem konformalnym. Pierwsza wykonana z pełnej bryły, a druga odchudzona z wykorzystaniem struktur lattice. Oprócz redukcji masy elementu, stosując strukturę lattice projektant może w płynny sposób kształtować sztywność elementu, za pomocą relatywnej gęstości siatki. Dodatkowo sztywność ta może być kształtowana niezależnie w każdym kierunku oraz różnić się wewnątrz części. Sam proces wykonywania obliczeń został przedstawiony we wcześniejszym wpisie: https://www.camdivision.pl/pl/blog/symulacja-wytrzymalosciowa-elementow-drukowanych-3d-siatki-lattice

Poniżej zostały pokazane wizualizacje porównujące budowę wewnętrzną wkładek oraz wyniki analizy. Dodatkowo została zamieszczona tabela z wyliczeniem różnicy kosztów materiału niezbędnego do wytworzenia obu elementów.

Zastosowanie struktury lattice pozwoliło zredukować masę wkładki o ponad 58%, przy zachowaniu dopuszczalnej wartości maksymalnego ugięcia. Przekłada się to na ponad 1000 euro różnicy w koszcie materiału. Liczba ta może być większa, gdy wykorzystany zostanie droższy materiał, a ponadto będzie ona mnożona z każdą kolejną sztuką. Należy pamiętać, że jest to jedynie wycinek funkcjonalności pakietu Lattice Structures Design, a korzyści płynące z jego wykorzystania są w wiele szersze.