SINTAVIA 使用 Inspire 及增材制造技術設計生產航空零配件

技術支持

行業：增材制造

挑戰：證明使用增材制造方式可獲得航空航天替代零件，并可以在減少部件總體重量的同時，在機械和操作性能上超出現有零件。

Altair 解決方案：使用 solidThinking Inspire 生產優化結果，并通過SLM280 機器進行替換支架生產，新部件提升了性能并且重量減輕了。

優點：重量減輕約15％；新支架的孔隙率相較原來更少；疲勞壽命增加3倍

背景介紹

SINTAVIA 是全球領先的獨立金屬增材制造商（AM），業務主要支持關鍵行業，包括航空航天與國防，石油和天然氣，汽車和地面發電等。公司致力于參數優化和質量連續生產符合或超過這些行業嚴格標準的金屬部件。

世界上幾乎沒有其他獨立的增材制造公司能與 Sintavia 擁有相同的內部能力。它擁有六臺高速打印機，并且周邊坐落著全球最大的四家 OEM 廠商，擁有熱等靜壓機，真空熱處理爐，工業 CT 掃描儀，電火花線切割機，全套機械測試設備（包括高溫拉伸，疲勞和蠕變測試），一個完整的冶金實驗室（包括掃描電子顯微鏡和光學發射光譜儀）和微粉末實驗室，Sintavia 可以以優于任何競爭對手的速度進行參數優化，連續制造和質量審核。

挑戰

Sintavia 總裁 Doug Hedges 是機械工程師和增材制造專業人士。Doug的經驗包括部件制造批準（PMA），指定工程代表（DER）維修，OEM部件制造和設計，以及大型噴氣發動機維修，修理和檢修（MRO）。

最近，Doug 開始證明增材制造技術可以應用于航空航天替代零件生產。 Doug 的目標是生產出符合或超過現有支架機械性能的優化設計航空托架，同時降低零件的整體重量。為了做到這一點，Doug 根據他以前的職業經驗，選擇了一個組件進行測試。道格選擇的組件是一個用于低壓渦輪機的航空零配件。這個特定的部件在每臺發動機上都有 12 個。

Doug 指出：“我的目標是使用有機設計和增材制造，幫助組織來精簡維護、修理和大修環節。如果這些組織采用這些技術，他們可以看到許多好處，包括精簡（內部）制造，更容易制造與決策購買，使用虛擬庫存，更換過時或停產零件，以及改進零件的性能特征，包括減輕重量，增加強度，增加疲勞特性。”

“對于發動機渦輪部件，我想使用 Inspire 優化方法，繼續努力進一步減少質量。我們還計劃將卡環加強，甚至可以在一體化軸承設計上進行嘗試。”

Doug Hedges，Sintavia 總裁

解決方案

對于 Doug 來說，他利用許多工具，使 Sintavia 在現場設計和制造了這個部件，證明了之前的想法。該過程的第一步是使用藍光掃描儀捕獲原始部分的幾何。掃描完成后，Doug 及其團隊為原始幾何的精確規格創建高保真 CAD 模型。Doug 說道，“接下來，我們確定了該部件在使用過程中會產生的所有裝載條件。使用 solidThinking Inspire，我們將這些載荷應用于模型，并且在分離所有設計和非設計空間之后，我們運行了多次迭代優化。這些包括：多輪對設計空間的改進，不同的壓縮測試，安全系數測試等。然后對結果運行有限元分析（FEA），以比較和確定最佳優化迭代，以此方法向前推進。”一旦從多個 Inspire 優化結果中確定最優的結果，Doug 和團隊就使用 solidThinking Evolve 內部的 PolyNURBS 工具將優化結果光順為最終幾何。

在最終優化的幾何形狀創建之后，Sintavia 使用其 SLM 系統的 280 雙激光打印機，加上 Inconel 718 粉末進行零件生產。隨后完成后處理部分，以確保部件已經準備好進行測試和最終使用。Sintavia 對部件進行內部真空熱處理，然后使用 EDM（放電加工）從板材上取下部件。附加步驟包括支持拆卸，噴砂和拋光，以及熱等靜壓，以消除零件中的任何空隙或開裂。