中航迈特获第一届中国(国际)航空增材制造结构优化设计大赛二等奖

3D打印快讯
2020
10/09
10:59
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来源:中航迈特

2020年9月14日,在由中国航发商用航空发动机有限责任公司和上海市增材制造协会联合举办的第一届中国(国际)航空增材制造结构优化设计大赛公示结果中,中航迈特-钢研高纳联合设计团队凭 “新型点阵微桁架结构换热器” 的优化设计方案喜获大赛二等奖。
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本次比赛以“某型号航空发动机换热器结构”为应用背景,根据零件结构和典型工况,基于增材制造工艺(重点激光选区熔化成形技术),进行以换热区域表面积提升及轻量化为主要指标的结构优化设计;并通过力学校核及流体力学热仿真分析,对优化设计的成果进行验证;最终针对优化后模型结构的增材制造可行性,进行了分析与验证。
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初始换热器结构


中航迈特-钢研高纳联合设计团队,基于换热器结构特征及其服役工况环境,针对其在工作环境下的内部流场及热交换效率进行模拟分析,对原有气相介质流道的波纹翅片结构重新设计,创新性地采用增材制造独有的点阵微桁架填充结构,进行了大量细节优化设计、多工况下的强度校核及热交换效果分析。最终历时5个月,完成了点阵式换热器的设计、优化、力学校核、热交换效果仿真、构件工艺设计、试制件制造等工作。
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点阵式换热器 - 最终设计方案设计图


通过严谨分析,对比初始设计方案,点阵式换热器实现:总换热面积提升29.55%,结构减重6.8%,最严苛工况下安全系数大于1.34,换热效率和温度均匀性都得到提升,整体件激光选区熔化成形试制成功且效果良好,验证了创新优化设计结构与增材制造工艺方案的合理性。设计工作成果显著,为增材制造解放设计思路,提供更多可能性的特点进行了良好的诠释。
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最终设计方案试制件实物图


该设计方案经过严苛的初审、复审和终审等层层考核与检验,最终在芯体表面积、换热效率、结构重量、可制造性、设计合理性、报告完整性等多个方面脱颖而出,得到评委们的一致认可,并荣获此次殊荣。


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