Топологическая оптимизация. Доработка стола ZAV

vvk187
Идет загрузка
Загрузка
19.02.2020
3445
21
печатает на ZAV-MAX-PRO
3D-моделирование

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

18
Статья относится к принтерам:
ZAV-MAX-PRO

...Бороться с консолью можно бесконечно долго. Главное, чтобы этот процесс доставлял удовольствие (Конфуций, V век до н.э.)

Примем за догму мысль, что жесткости много не бывает.Задача: получить примерно максимально возможную жесткость конструкции консольного кронштейна стола при  заданной массе. Пусть это будет 1.5 кг.

С большим интересом пообщался со специалистами в сфере "шэйп оптимизэйшн" и "генеративный дезигн", сделал некоторые интересные для себя выводы. В итоге решил пойти по следующему плану: 

  1. Прорисовка болванки будущего стола, обозначение точек приложения сил
  2. Первые прикидки геометрии. По рекомендации взял сетку покрупнее (значительно ускоряет процесс расчёта), плюс постарался задать параметры таким образом, чтобы сетка располагалась в 1 слой по высоте болванки, имитируя одну толстую листовую деталь. Предварительная цель - снизить массу на 60...70%
  3. Что характерно, оптимальные формы деталей работающих на изгиб и кручение значительно отличаются друг от друга. Изгиб отлично воспринимают два двутавра, исходящие от зоны фиксации линейных подшипников. Однако, чтобы сопротивляться кручению алгоритм стремился привести конструкцию к замкнутому коробчатому сечению. В результате нескольких итераций получил приблизительную схему расположения будущих рёбер стола.
  4.  В поисках золотой середины попытался объединить предлагаемые конфигурации. Внутренние рёбра в большей части работают на изгиб, внешние - кручение. Плюс добавил технологическую перемычку в передней части. Она облегчит сборку, сварку и последующую мех.обработку.
  5. После вычитания "лишнего", каждый отдельно взятый элемент образует собой двутавр, работающий в заданных направлениях.
  6. Для тех, кто работал с ЛСТК известно, что постоянная (единая) толщина материала для такого профиля не рациональна. Центральная стенка на порядок слабее включается в работу, нежели горизонтальные полки. Поэтому снова обращаемся к опыту инженеров-строителей и изображаем облегченный двутавр. Этот приём позволил сэкономить еще почти 20% массы, не потеряв при этом в жесткости и прочности.
  7. В итоге получаем технологичную и, на мой взгляд, довольно симпатичную сборку из вырезанных лазером листовых элементов, собираемых в шип-паз для однозначной ориентации. Несколько отверстий позволят стянуть винтами конструкцию перед сваркой.
  8.  В этом решении решил отказаться от фланцевых подшипников, чтобы не заморачиваться перпендикулярностью центральной оси направляющей и плоскости крепления. Соосность, шероховатость и допуск отверстий под втулки LM12LUU обеспечит последующая расточка. А завершающая электрополировка добавит +15 к внешнему виду =)В итоге пространственная конструкция из листа 2 мм в сумме со втулками весит ≈1.3 кг
  9. Для проверки накинул по 5 кг на втулки. Предполагаемые деформации видны на видео.ЗЫ. Гифка должна весить до черта, чтобы на ней можно было что-то разглядеть =). В общем при таких нагрузках предельное смещение края кронштейна 0,087 мм, что вполне укладывается в мою концепцию "абсолютной жёсткости" =)

ЗЗЫ. В завершение хочу показать еще несколько вариантов конструкции, полученных при помощи алгоритма генеративного дизайна от автодеска для разных типов нагружения. (Добрые люди из чатика помогли =) Там же, кстати, будет продолжение про крепление нагревательной платформы и компенсацию температурного расширения). А пока предлагаю вдохновиться машинным творчеством =)

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

18
Комментарии к статье

Комментарии

19.02.2020 в 20:41
0

Честно говоря, это позор а не топоопт. Серьезно. Есть куда стремиться. Рано пока выкладывать подобное.


А в концепцию "абсолютной жесткости" укладывается пространственный стол из стального/алюминиевого листа тройки, выгнутый на гибочнике чпу. И без всяких плясок.

19.02.2020 в 22:35
0

Спасибо за конструктивную критику)

"Выгнутый на гибочнике чпу" - это, простите, как выглядит? Или "как-нибудь выгнутый", да и ладно?
И да, любая выдуманная конструкция в отрыве от технологии - лишь еще раз, и рот с мылом мыть в интернете) "Гибочника" не имеем, потому по старинке - лазер/сварка. Под эти приёмы работы всё и подгонялось. 

19.02.2020 в 22:56
0

Выглядит интересно. Осталось проверить в реальных условиях все ваши столы. Тесты на прогиб, резонанс...(больше ничего не придумал))
п.с.
в пространство между пластинами в районе крепления (допустим) гайки швп, так и просится втулочка какая-нибудь)

19.02.2020 в 22:59
7

"Выгнутый на гибочнике чпу" - это, простите, как выглядит?

И да, любая выдуманная конструкция в отрыве от технологии - лишь ...в интернете)

Как это выглядит- на фото. Особо рукастые могут согнуть в тисках, киянкой.

Это "абсолютная жесткость" в отрыве от технологии. Огнетушитель стальной,советский, полный. Весит более 10кг. После нагрузки-парковка в центр.


20.02.2020 в 09:17
2

Огнетушитель круто выглядит, ну было бы лучше, если поместите на стол простой кирпич, а рядом индикатор часового типа для показания величины прогиба. Потом приложите индикатор к торцу вашего консольного стола и просто слегка нажмите сбоку рукой. Если отклонения будут в пределах 0,01мм, то ваш стол весьма хорош.

20.02.2020 в 12:43
0

А если прогиб будет в десятку? Cтол будет плох? У меня есть индикаторная голова, да нет стойки. Я бы с радостью провел эксперимент. Думаю прогиб там будет до 0,1 при "кирпиче"

Просто стол не настолько нагруженный узел, что бы "ловить блох". Все привыкли к китайской пластилиновой какахе- вот и думают что первооткрыватели с оптимизацией. Нормальный материал и пара ребер- и вот вам нормальный стол. И уж не важно какой он будет, гнутый или сварной. Гнутый просто технологичнее. У меня рама стола весит 3,200. Если так уж хочется полегче- можно просто взять дюралевый лист и рама станет втрое легче при той же жесткости.

20.02.2020 в 14:16
0

Прогиб 0,1мм равен слою печати в 0,1мм. Как же это может быть хорошо? Гнутый профиль технологичнее для массового и мелкосерийного производства, а для единичного - слесарная сборка из стандартных профилей технологичнее. А вот целесообразность стремление к максимальному облегчению стола сомнительна, т.к. скорости там не велики, а коэффициент редукции высок. Более важны подобные расчеты на предмет термической деформации, чтобы при нагревании стола его не корежило, а так же важны расчеты жесткости конструкции, особенно в консольных вариантах.

20.02.2020 в 17:02
1

Прогиб 0,1мм равен слою печати в 0,1мм

Вы путаете. Это почти эмпирическая величина. Прогиб 0,1 при нагрузке 5 кило(к примеру). Так вот прогиб будет  почти линейно увеличиваться от 0 до 0,1 при возрастании нагрузки от 0 до 5 кг. Так вот прогиб до 0,1 будет в динамике, и он будет почти равновелико распределен между накладываемыми слоями. То есть простым языком- 0,1 размажется погрешностью между толщиной слоев. И вы этого просто не заметите.

Думаю даже 0,5-0,7 при макс. весе 3 кг вы не увидите. 3 кг- в печатном, это огромная деталь. Даже 1 кг- уже здоровая. Так что в основном, кроме специфических случаев, печать случается до 0,5 кг. И на этом фоне, и с учетом вышеизложенного 0,1мм при более менее ощутимом весе-это просто смешная цифра.


И как я уже говорил ранее- ловля блох в сотках- это просто незачем.

20.02.2020 в 19:37
0

да, согласен и это очевидно, что прогиб нарастает, как и очевидно, что ваша цифра 0,1мм взята с потолка. Вы этой цифрой хотели показать, что значительные люфты и прогибы не так страшны для конечного результат, а я намекал на то, что к точности жесткости конструкции и малому люфту нужно обязательно стремиться ( в рамках разумного), т.к. стремление - не значит достижение, но неумолимо приближает к цели, а иной раз в некоторых моментах эти люфты, зазоры и прогибы складываются, как снежный ком и ярко проявляются во всякие воблинги, перекосы, подклинивании направляющих, вибрации и волны на ровных стенках распечатываемой модели.

А в целом с вами я согласен - фанатизм враг для всех.

20.02.2020 в 19:59
0

Наверное да. Стремление должно быть. Но согласитесь, стремление оно не должно быть странствием во тьме и на ощупь, как в случае ТС и топооптимизации. Ладно бы принтер был г/п на 1000кг на столе и нужно было пересчитать стол из чугунной плиты в нечто оптимизированное... Я бы понял. А на хоз быт уровне, нужно просто взять известный материал и натоптанную веками технологию и просто сделать нормальный стол. Как говориться: нет ничего сущего, сверх необходимого... Улавливаете?

05.03.2020 в 06:36
0

А какая получилась масса у вашей гнутой тройки?

21.02.2020 в 11:42
1

У самурая нет цели, только - путь © =)

Задача была сложносоставная. Один из пунктов: создать очень/достаточно/максимально (нужное подчеркнуть) жесткий кронштейн. Чтобы минимизировать возможные колебания, обеспечить "абсолютную" повторяемость при заземлении по оси Z.
Понимаю, что это лишь звено цепочки, поэтому одновременно с жесткостью решались задачи компенсации температурных расширений и некоторые другие. Как любят говорить маркетологи на презентациях:: "мы переосмыслили и переизобрели нагревательный стол заново. Итс революшн, Джонни. Сплошной эмэйзинг и перфект" =) 
Когда всё подойдёт к логическому завершению, постараюсь полностью описать размышления и соображения на этот счёт.

Ну и еще одно значимое замечание: настоящего самурая не должна волновать стоимость происходящего; важно, чтобы процесс доставлял =)

20.02.2020 в 01:24

Комментарий удалён

20.02.2020 в 09:48
0

Зачетная статья.... И результаты оптимизации в божеский вид грамотно приведены...

Вопрос только в одном - а стоит ли "овчинка выделки" - стоит ли экономия веса такого усложнения детали?

20.02.2020 в 14:06
0

Ничего в топологии не понимаю. Себе посчитал стандартный алюмо стол ультимейкеровский усиленный г-образным алюм профилем 20х50х2 . Профиль вклеен. В зоне установки подшипников, прижимается их же фланцами к пластине стола. Нагрузка 5 кило. На кручение не считал так как не зачем. 


21.02.2020 в 11:14
0

Предполагаю, что если замочки в зоне линейных подшипников заменить на шарниры с осевой развязкой, результат расчета будет несколько другим.

21.02.2020 в 12:51
0

Зачем? Меня интересовала максимально достижимая жесткость стола именно при таком креплении. До и после реализации данной конструкции проводил замеры индикатором. Естественно я получил другие исходные и соответственно, конечные данные. Так как я не имею индикаторной стойки с достаточной жесткостью и необходимым вылетом. Но коэффициент усиления был расчитан верно.

21.02.2020 в 22:02
0

Конструкция интересная.

Но возникает один главный вопрос, а вы не задумывались какая будет себестоимость, у этой конструкции, если ее надо вырезать сварить и расточить.

22.02.2020 в 10:32
1

Конечно задумывался) И это совершенно точно дороже, чем традиционные решения "и так пойдёт" =)
Но, как уже писал выше, итоговая стоимость - не определяющий фактор. Главное тут, чтобы процесс нравился и результат устраивал =)

04.03.2020 в 08:18
0

А что это за программы? 

06.03.2020 в 07:59
0

Инвентор и мешмиксер

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Обдув охлаждение CR-8 (Tronxy XY-2)

3D-печать: три с половиной дома за четыре дня

TPU от ФДпласт - краткая инструкция или победа "резинки"

Плафон для люстры

3D-печать в создании самолета Boeing 777

Колеровка полимеров Hardlight