Современная электроника №7/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 6 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2021 3D-печать алюминиевым сплавом в радиоэлектронике: опыт оптимизации, перепроектирования и производства Рис. 1. Кронштейн волноводного разветвителя: а) разнесённый вид, б) фотография напечатанного изделия, объём без поддержек 58,8 см 3 . Этот кронштейн и другие изделия, фотографии которых приведены ниже, напечатаны на системе селективного лазерного сплавления Renishaw в лаборатории Остек-СМТ Декларируемые преимущества аддитивных технологий, в частности селективного лазерного сплавления, хорошо известны и включают в себя возможность получения монолитного изделия сложной формы, в том числе с внутренними каналами; снижение массы; уменьшение сроков изготовления; объединение нескольких деталей в одну, сокращающее ручные операции сборки и пайки и повышающее повторяемость производства. Понимая актуальность этих преимуществ для радиоэлектронной промышленности, мы, дополнив в 2018 году лабораторию аддитивных технологий Остек-СМТ 3D-принтером Renishaw, наработали совместно с заказчиками достаточно интересный опыт перепроектирования, оптимизации и изготовления изделий радиоэлектроники методом селективного лазерного сплавления алюминиевого порошка. О нескольких проектах из этого опыта пойдёт речь в данной статье. На примере волноводного разветвителя и кронштейна для его крепления, фильтра, рупорных антенн, корпусов с каналами охлаждения мы покажем, какие конкретно технические и экономические преимущества аддитивных технологий достижимы на практике, в особенности при проектировании и оптимизации конструкции изделия, учитывая возможности 3D-печати. Все изделия и опытные образцы, о которых пойдёт речь ниже, изготовлены в лаборатории аддитивных технологий Остек-СМТ на установке селективного лазерного сплавления Renishaw из сплава AlSi10Mg производства РУСАЛ. Антон Нисан Кронштейн волноводного разветвителя Оригинальный алюминиевый крон- штейн волноводного разветвителя, разработанный АО «НИИ ТП» и пока- занный на рис. 1, изготавливался пай- кой из 16 деталей, что весьма трудо- ёмко и требует специальной оснастки для обеспечения требуемых допусков. С помощью аддитивных технологий кронштейн изготавливается целиком, многократно снижая стоимость и сро- ки производства: за 49 часов на однола- зерной системе печатаются два крон- штейна. Переход с классической на аддитив- ную технологию без изменения кон- струкции уже позволяет почувствовать преимущества 3D-печати, но наибо- лее полно её достоинства раскроются при перепроектировании кронштейна с учётом новых технологических воз- можностей. Для переработки конструк- ции кронштейна было решено исполь- зовать порождающее проектирование. Порождающее проектирование (generative design) – автоматический поиск (создание) вариантов формы детали в САПР, исходя из заданных кон- структором условий будущего функци- онирования детали. Конструктор зада- ет объём, в котором системе разрешено производить поиск решения, указыва- ет неприкосновенные для изменения зоны, препятствия, которые необхо- димо огибать, крепёжные и рабочие участки детали, а также условия функ- ционирования детали: закрепления и нагрузки. Как только система закон- чит поиск решений, она предоставит пользователю для просмотра и оценки найденные варианты геометрии дета- ли. Конструктору необходимо выбрать наиболее подходящий вариант (по мас- се, прочности, допустимым деформа- циям, технологичности и другим кри- териям) и доработать модель. 3D-модель кронштейна, полученная в результате порождающего проекти- рования в Autodesk Fusion 360, была доработана (добавлена перемычка, сглажены поверхности), и по ней был выполнен расчёт напряжённо-дефор- мированного состояния, показавший, что деформации и коэффициент запаса прочности соответствуют требованиям (см. рис. 2). Фотография напечатанно- го кронштейна представлена на рис. 3. Сравнение оригинала кронштейна и кронштейнов, полученных с помощью порождающего проектирования (см. табл. 1), позволяет сделать вывод, что переработка конструкции во Fusion 360 обеспечила следующие результаты: ● снижение массы кронштейна на 56%: с 214 до 94 г; ● объединение 19 деталей в одну (крон- штейн + держатели кабеля); ● уменьшение объёма поддержек при печати в 1,5 раза; ● сокращение времени печати на 28%; а б

RkJQdWJsaXNoZXIy MTQ4NjUy