英国轻量化项目联盟在3D打印金属结构方面做了什么？

“英国轻量化项目联盟（全称是启发增材制造技术的新设计自由度和轻量化解决方案）是由英国政府的创新机构（UK's innocation agency）设立的，该项目联盟有3个主要的目标：

－通过三个典型的轻量化零件案例的探索优化过程来展示通过晶格和中空结构所获得的增材制造优势。

－开发适合晶格结构建模的创新CAD建模方案

－激发金属增材制造在轻量化结构件和零部件领域的新型产品设计自由度。”

不断的

优化

英国轻量化项目联盟由3D打印设备，建模软件，仿真优化软件，后处理，工程服务商等合作伙伴构成。在从2014年启动三个项目后，每个季度通过会议的形式总结成果和确定下一步的行动。

其中Delcam建模软件在创建不同的晶格结构的同时，软件团队在不断地进一步开发软件的设计，单元设计和体积分数是主要的设计变量，Delcam努力通过晶格结构的槽型优化实现最佳的晶格结构设计；Magna Parva工程服务商通过小的晶格立方体的FEA有限元优化来评估这些不同结构的晶格性能，HiETA技术评估不同级别的晶格结构在尺寸和密度方面最佳的热恢复性能。

FEA仿真需要产品的设计者和用户在制造之前就需要评估设计，然而仅仅通过电脑程序的仿真是不够的，还需要进行实际的性能测试，大量的不同晶格结构的测试块被打印出来以进一步确认结构的性能表现，再进行下一步的优化。这些测试数据对项目合作伙伴很有价值，这将提高FEA有限元分析的有效性。

三个

经典项目

项目一：空气制动门铰链

零件开发目标：轻量化的空气制动门铰链需要承受50kN的至洞门门带来的扭矩要求，在2年的开发与优化过程中，最后能满足适合实际的制动要求。

零件描述：

－尺寸：L 280mm H 120mm W 130mm

－空气制动门铰链左右两侧各4个

－制动距离5.5英里（8.8公里）

轻量化的方法包括优化制动门铰链的自身结构力学设计，以及内部晶格结构。

项目二：返航太空舱的热保护系统 ( Thermal Protection System-TPS）

用户：Magna Parva

TPS开发目标：返航太空舱在进入地球空气层时候，压力和速度的变化对舱体的力学结构带来很大挑战。通过增材制造Ti-6AI-4V的晶格结构获得0.4k/cm3的超轻密度，这样的结构需要设计成在某种压力下会被“压破”，这需要选择精确的晶格结构几何设计。

通过在EOS的设备上不断的测试，最终获得最优化的晶格结构以满足返航太空舱TPS的性能要求。

项目三：推力喷管( Thrust Nozzle）

用户：HiETA

项目目标：通过多功能的晶格设计，实现零件的减重，并提高热传播性能，提燃气轮机的性能。设计优化努力包括两个方面：宏观方面与微观方面。宏观层面，推力喷管的气体进入处几何结构与气体排放处几何结构以及气体通过处的内部整体结构进行了重新设计与优化；微观层面，将晶格设计集成到推力喷管中。随后，这些推力喷管被安装入燃气轮机中进行测试。

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