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      東莞金鋒產品設計有限公司


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    行業知識
      在工業設計中,有時需要將工業產品的重量降到最低,既不影響原有的功能性、安全性與耐用性,又能滿足使用約束條件,這就需要引入輕量化的設計概念。輕量化這一概念最先起源于賽車運動,它的優勢其實不難理解,重量輕了,可以帶來更好的操控性,發動機輸出的動力能夠產生更高的加速度。由于車輛輕,起步時加速性能更好。
      伴隨著“節能環保”趨勢的盛行,輕量化的應用領域越來越廣泛,從普通機械制造(如:機器人、包裝機械、體育用品等)、能源生產設備(如:風力發電機)到汽車與飛機制造直至航天飛機與太空站的構造。增材制造(AM)早期在航空航天工業中被采用的關鍵原因是輕量化實現,因為人們在購票的時候會習慣性進行多方比較,使得航空公司不得不在燃料和能源節約上下功夫。運用3D打印技術實現輕量化的通常有三類降低自身重量的途徑,分別是形狀輕量化、材料輕量化、制造輕量化。
      形狀輕量化:滿足應力載荷需求,更改工作集合形狀和但以理傳遞路徑。形狀優化法是利用復合材料設計自由度大和成型方便的特點,達到既減輕零部件和車身的質量,又延長使用壽命的目的。以生物為載體進行力學分析,避免應力集中,使載荷處于均勻分布狀態,借助于形狀的變異來降低峰值或是使應力分布均勻化。利用定向設計進行纖維合理的分布和取向,使受力強度大的部位,增加纖維容量,受力次要的部位保持有足夠的強度。
      3D打印通過結構設計層面實現輕量化的主要途徑有四種:中空夾層/薄壁加筋結構、鏤空點陣結構、一體化結構實現、異形拓撲優化結構。


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