Jak rozdzielacze wytwarzane metodami przyrostowymi zmniejszają zużycie energii i emisję CO2

Ilustracja nadesłana (przez Bosch Rexroth)

Rozdzielacze wytwarzane techniką druku 3D z rdzeniem piaskowym zapewniają lepszą ochronę środowiska w hydraulice przemysłowej. Korzyści z optymalnie zaprojektowanej geometrii wewnętrznej i zewnętrznej są widoczne w całym cyklu życia produktu: od oszczędności zasobów poprzez uproszczenie montażu i serwisu po mniejsze zużycie energii i ograniczenie emisji CO2 dzięki lepszej jakości procesów.

Zmiany klimatyczne należą do największych wyzwań naszych czasów. Przedsiębiorstwa przemysłowe muszą dziś tworzyć rozwiązania, które trwale zmniejszają emisje CO2. Hydraulika nowej generacji oferuje trzy główne czynniki zapewniające lepszą ochronę środowiska: zmniejszenie zużycia energii, płynu i materiału.

Jeśli chodzi o rozdzielacze, to kluczem do zwiększenia sprawności energetycznej i oszczędności zasobów jest stosowanie przyrostowych technologii produkcji. Za pomocą tych technologii geometrię wewnętrzną i zewnętrzną można projektować z większą swobodą niż dotychczas. Pozwala to na tworzenie systemów ze zoptymalizowanym przepływem i zintegrowanymi funkcjami, doskonale dopasowanych do konstrukcji maszyny. W hydraulice przemysłowej stosowane są głównie dwa typy produkcji przyrostowej: selektywne przetapianie laserowe (SLM) i drukowanie pośrednie techniką opartą na rdzeniu piaskowym. Najczęściej stosowaną metodą produkcji rozdzielaczy jest druk 3D z rdzeniem piaskowym. Więcej informacji na ten temat zamieszczamy poniżej.

Optymalizacja komputerowa

Przed rozpoczęciem drukowania rozdzielacza techniką 3D z rdzeniem piaskowym producent oblicza optymalną geometrię wewnętrzną, wykorzystując symulację przepływu. Dzięki symulacji CFD (ang. Computational Fluid Dynamics - obliczeniowa mechanika płynów) można lepiej przeanalizować poszczególne przepływy i dowiedzieć się, jak uniknąć kawitacji i strat ciśnienia przy ograniczeniu do minimum zużycia materiałów, tak aby osiągnąć optymalną sprawność energetyczną i przedłużyć okres eksploatacji urządzenia. Równocześnie w symulacji tej brane są pod uwagę zintegrowane funkcje i umiejscowienie połączeń.

Aby jeszcze bardziej zmniejszyć wagę urządzenia i ilość materiału potrzebną do jego wytworzenia, a także ułatwić instalację systemu w maszynie, przeprowadza się również optymalizację geometrii zewnętrznej. W rezultacie oszczędność zasobów obejmuje cały cykl eksploatacji życia produktu: od wytwarzania poprzez użytkowanie po recykling.

W kolejnej fazie drukarka 3D tworzy negatyw rozdzielacza w cienkich warstwach o grubości 280 mikrometrów. Ten model rdzeniowy służy do odlania surowego bloku, w którym są maszynowo umieszczane gwinty i powierzchnie uszczelniające.

Zalety technologii druku 3D z rdzeniem piaskowym

W przypadku wytwarzania pojedynczych bloków kontrolnych zaletą drukowania 3D z rdzeniem piaskowym jest z jednej strony, zwiększenie sprawności energetycznej, z drugiej - zmniejszenie zużycia zasobów. Ponadto technika ta oferuje użytkownikom inne atrakcyjne korzyści, takie jak większa funkcjonalność i prostota montażu. Jest to możliwe dzięki większej swobodzie projektowania, jaką zapewnia wytwarzanie przyrostowe. W porównaniu z tradycyjnymi procesami, można odlewać o wiele bardziej złożone formy, np. kanały o zmiennej średnicy.

(gz)