SINTAVIA 使用 Inspire 及增材制造技术设计生产航空零配件

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行业：增材制造

挑战：证明使用增材制造方式可获得航空航天替代零件，并可以在减少部件总体重量的同时，在机械和操作性能上超出现有零件。

Altair 解决方案：使用 solidThinking Inspire 生产优化结果，并通过SLM280 机器进行替换支架生产，新部件提升了性能并且重量减轻了。

优点：重量减轻约15％；新支架的孔隙率相较原来更少；疲劳寿命增加3倍

背景介绍

SINTAVIA 是全球领先的独立金属增材制造商（AM），业务主要支持关键行业，包括航空航天与国防，石油和天然气，汽车和地面发电等。公司致力于参数优化和质量连续生产符合或超过这些行业严格标准的金属部件。

世界上几乎没有其他独立的增材制造公司能与 Sintavia 拥有相同的内部能力。它拥有六台高速打印机，并且周边坐落着全球最大的四家 OEM 厂商，拥有热等静压机，真空热处理炉，工业 CT 扫描仪，电火花线切割机，全套机械测试设备（包括高温拉伸，疲劳和蠕变测试），一个完整的冶金实验室（包括扫描电子显微镜和光学发射光谱仪）和微粉末实验室，Sintavia 可以以优于任何竞争对手的速度进行参数优化，连续制造和质量审核。

挑战

Sintavia 总裁 Doug Hedges 是机械工程师和增材制造专业人士。Doug的经验包括部件制造批准（PMA），指定工程代表（DER）维修，OEM部件制造和设计，以及大型喷气发动机维修，修理和检修（MRO）。

最近，Doug 开始证明增材制造技术可以应用于航空航天替代零件生产。 Doug 的目标是生产出符合或超过现有支架机械性能的优化设计航空托架，同时降低零件的整体重量。为了做到这一点，Doug 根据他以前的职业经验，选择了一个组件进行测试。道格选择的组件是一个用于低压涡轮机的航空零配件。这个特定的部件在每台发动机上都有 12 个。

Doug 指出：“我的目标是使用有机设计和增材制造，帮助组织来精简维护、修理和大修环节。如果这些组织采用这些技术，他们可以看到许多好处，包括精简（内部）制造，更容易制造与决策购买，使用虚拟库存，更换过时或停产零件，以及改进零件的性能特征，包括减轻重量，增加强度，增加疲劳特性。”

“对于发动机涡轮部件，我想使用 Inspire 优化方法，继续努力进一步减少质量。我们还计划将卡环加强，甚至可以在一体化轴承设计上进行尝试。”

Doug Hedges，Sintavia 总裁

解决方案

对于 Doug 来说，他利用许多工具，使 Sintavia 在现场设计和制造了这个部件，证明了之前的想法。该过程的第一步是使用蓝光扫描仪捕获原始部分的几何。扫描完成后，Doug 及其团队为原始几何的精确规格创建高保真 CAD 模型。Doug 说道，“接下来，我们确定了该部件在使用过程中会产生的所有装载条件。使用 solidThinking Inspire，我们将这些载荷应用于模型，并且在分离所有设计和非设计空间之后，我们运行了多次迭代优化。这些包括：多轮对设计空间的改进，不同的压缩测试，安全系数测试等。然后对结果运行有限元分析（FEA），以比较和确定最佳优化迭代，以此方法向前推进。”一旦从多个 Inspire 优化结果中确定最优的结果，Doug 和团队就使用 solidThinking Evolve 内部的 PolyNURBS 工具将优化结果光顺为最终几何。

在最终优化的几何形状创建之后，Sintavia 使用其 SLM 系统的 280 双激光打印机，加上 Inconel 718 粉末进行零件生产。随后完成后处理部分，以确保部件已经准备好进行测试和最终使用。Sintavia 对部件进行内部真空热处理，然后使用 EDM（放电加工）从板材上取下部件。附加步骤包括支持拆卸，喷砂和抛光，以及热等静压，以消除零件中的任何空隙或开裂。