Топологічна оптимізація конструкцій виливків при адитивному виробництві з застосуванням цифрового двійника: Processy litʹâ, 2020, Tom 142, №4, p.53-62

В. С.  Дорошенко

doi:10.15407/plit2020.04.053

Автор(и)

В. С. Дорошенко Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна) https://orcid.org/0000-0002-0070-5663

DOI:

https://doi.org/10.15407/plit2020.04.053

Ключові слова:

металевий виливок, оптимізація конструкції, цифровий двійник, адитивне виробництво, 3D-друк, цифрова модель, топологічна оптимізація, біонічний дизайн

Анотація

Надійшла 01.09.2020

УДК 681.3 / 621.74 / 339.97

Зростання складності продукції машинобудування змінює стратегію її виробництва. Оптимізація тисяч параметрів для створення конкурентоспроможних виробів сьогодні практично неможлива без використання технології цифрових двійників (ЦД), хоча сама технологія ЦД, зокрема в ливарно-металургійній галузі, все ще знаходяться на ранній стадії розвитку. Якщо для забезпечення надійності та безпеки машин і механізмів та їх металевих конструкцій необхідне значне збільшення числа випробувань, то їх швидше і дешевше робити в віртуальному просторі на стадії проектування, ніж на більш пізній стадії в металі. В огляді розглянуто деякі приклади застосування технології ЦД для проектування ливарних металевих заготовок, оптимізації їх конструкцій при виготовленні адитивним методом. Виконано огляд визначень: що таке ЦД, які технології розкривають це поняття, як застосування ЦД впливає на розвиток адитивного виробництва металовиробів. Для конструювання металопродукції відзначено такі поняття, як «біонічний дизайн» і «генеративний дизайн», що змінюють характер взаємодії людини з програмою, яка стає ефективним інструментом творчого процесу.
Показано приклади комп’ютерного інжинірингу при топологічній оптимізації конструкцій металевих заготовок. Огляд ряду джерел інформації показує, що серед передових технологій ЦД є інтегратором практично всіх «наскрізних» цифрових технологій, виступає драйвером, дає передумови розвитку і дозволяє підприємствам і цілим галузям переходити на рівень сталого розвитку. Технологія ЦД має великі перспективи тому, що вона необхідна не лише для створення і експлуатації сучасного «розумного» продукту, але і для його регулярної підтримки, оновлення і постійної адаптації до нових вимог і умов з перенесенням накопичених даних і методів на створення нових машин, конструкцій і матеріалів.

Біографія автора

В. С. Дорошенко, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

д-р техн. наук, ст. наук. співроб.

Посилання

From the meeting room of the Presidium of the NAS of Ukraine on September 13, 2017. Visn. NAN Ukrayiny, 2017, no 10, pp. 3–9. [in Ukrainian]

Prohorov A., Lysachev M. Nauchn. By red. Borovkov A. (2020) Digital twin. Analysis, trends, world experience. Ed. first, revised and supplemented. M.: OOO «AlyansPrint», 401 p. [in Russian]

Doroshenko V. S., Kravchenko V. P., Tokova O. V. (2020) Development of a Digital Twin of the Technological Process of Consumable Pattern Casting Using Production Data. Control Systems and Computers, 3, pp. 40–49 [in English]

Doroshenko V.S. (2014) 3D casting manufacturing technologies as examples of additive manufacturing. Metall i lite Ukrainy, 12, pp. 4–9. [in Russian]

Doroshenko V.S. (2016) Additive manufacturing is a growing industry worldwide. Metall i lite Ukrainy. 5, pp. 35–44. [in Russian]

Doroshenko V.S. (2015) 3D technology for molding and casting. Lite i metallurgiya, 3, pp. 30–39. [in Russian]

Doroshenko V.S. (2016) Examples of 3D technology in foundry. Reducing the metal consumption of castings. Lite i metallurgiya, 1, pp. 34–39. [in Russian]

Chehovich A. Topological optimization of product geometry as a way to increase the profitability of an enterprise. URL: https://blog.iqb.ru/geometry-topology-optimization/ [in Russian]

Redesign of the reflector bracket based on topological optimization using ISKPI. URL: http://fea.ru/project/199 [in Russian]

Mukherjee T., DebRoy T. A digital twin for rapid qualification of 3D printed metallic components.

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352940718304931?. [in English]

Doroshenko V.S. (2020) About the casting of protective and wear-resistant structures fromisothermally hardened ductile iron. Litejnoe proizvodstvo, 5, pp. 28–31. [in Russian]