Tervezői szemlélet 3D nyomtatásra nyomásátlagoló szelep áttervezésén keresztül
A 3D nyomtatás napjaink egyik leginkább fejlődő gyártástechnológiája, mely a nyomtatók fejlődésével várhatóan egyre inkább elérhetővé, olcsóbbá, illetve megbízhatóbbá válik. Ezért fontos a tervezőmérnökök számára is megismerni a 3D nyomtatás által nyújtott előnyöket és alkalmazhatóságának korlátait. Emellett a tervezői gondolkodásmódot is át kell alakítani az új technológia igényeinek megfelelően. Különösen igaz ez a fém 3D nyomtatásra, hiszen ezek a gépek nem annyira elterjedtek még, mint a polimer társaik, kezelésük és gazdaságos üzemeltetésük több szakértelmet igényel.
A konkrét célkitűzés egy vasúti járműveken használatos pneumatikus átlagolószelep egy részének áttervezése. Az átlagolószelep a felfüggesztés két oldalán elhelyezkedő légrugókban lévő nyomásokat átlagolja, ezáltal a fékrendszer képes a kocsi terheléséhez hangolni a fékezőerő nagyságát. A 3D nyomtatásra áttervezendő alkatrész a szelepház, amely jelenleg alumínium tömbből CNC megmunkálással készül. A cél az eddig forgácsoló technológiára kidolgozott szelep geometriájának átalakítása: egy kompaktabb és kevesebb alkatrészből álló konstrukció megtervezése, amely kihasználja az additív DMLS technológiával való gyártás előnyeit. Az áttervezés során fontos szempont volt a befoglaló méretek, a tömeg és a falvastagságok csökkentése, amennyire csak a műszaki követelmények azt lehetővé tették. Ehhez azonosítottam a termék működés szempontjából létfontosságú elemeit. A tervezés során az eredeti konstrukcióból az alkatrészek összevonásán, a felesleges anyag eltávolításán, a nyomtathatóság biztosításán volt a hangsúly. Az alkatrészek egyesítése egyben lehetővé tette a szerkezeti méretek csökkentését is.
Az áttervezett konstrukcióban a szelepház tömege kevesebb mint negyede az eredetihez képest. Ez különösen figyelemre méltó úgy, hogy 6db alkatrész a szelepház része lett. Az új konstrukciónak tehát nem csak a tömege csökkent jelentősen, de az összeszerelése is egyszerűsödött. Következésképpen a termék additív gyártásával a szerelési költség és idő is csökkenthető. A cég számára ez előnyt jelent hiszen a megrendelt termék előbb kerülhet a megrendelőhöz. Bár egyetlen átlagolószelep egy vasúti kocsi tömegének nagyon kis részét képezi, ugyanakkor egy szerelvényen rengeteg hasonló pneumatikus működtető és szabályozó egység található. Ha megfontolnánk ezek additív gyártását, úgy már a tömegcsökkenés a vasúti kocsi szintjén is érezhető lenne.
