CAD & 3D-prototyping voor Drukregelaar en klep
Prototyping met 3D-printen
Prototyping is een uiterst belangrijke stap in productontwikkeling. Prototyping van op maat gemaakte onderdelen biedt met name de mogelijkheid om uw ontwerp te evalueren, het concept ervan te demonstreren, het te inspecteren op gebreken, eventuele problemen te corrigeren en het algehele ontwerp te verbeteren. Traditionele prototyping kan echter een zeer tijdrovend en duur proces zijn.
Kleppenfabrikanten hebben tegenwoordig steeds vaker technieken voor 3D-ontwerp omarmd en onderzoeken de mogelijkheid van Metal 3D-printing. 1980D-printing (ook bekend als additieve productie) is oorspronkelijk ontwikkeld in de jaren 3 en heeft zich de afgelopen 30 jaar enorm ontwikkeld, waardoor bedrijven prototypes en producten volledig kunnen aanpassen en nauwkeuriger kunnen maken dan ooit tevoren.
Naast het besparen van kosten en tijd, maakt additieve productie het mogelijk om dezelfde CAD-software te gebruiken om verschillende geometrieën te creëren, wat het een extreem veelzijdig proces maakt. En in tegenstelling tot CNC-bewerking produceert 3D-printen minimale verspilling, omdat het proces alleen het materiaal print dat daadwerkelijk nodig is om het gewenste product te creëren.
Stappen van 3D-klepontwerp
De eerste stap bij het ontwerpen van een klep is het beoordelen van de behoefte. Er wordt een verzoek gedaan om een nieuwe klep te maken, met specifieke vereisten zoals aangegeven door de koper. De fabrikant van de klep houdt zich aan de specificaties van de bestelling, bepaalt de beste handelwijze en de processen die nodig zijn om deze te vervullen. In deze fase wordt een 3D CAD-tekening van de klep gemaakt. De tekening of het ontwerpbestand wordt vervolgens via de computer geüpload naar het bijbehorende softwareprogramma.
De volgende stap is Finite Element Analysis (FEA), waarbij wiskundige modellen worden gebruikt om effecten in de echte wereld op de klep te kwantificeren. De simulaties worden uitgevoerd met behulp van gespecialiseerde software die helpt de bron van potentiële problemen te bepalen, zoals het gebied van de breuk, zwakte of spanning.
"Het 3D-softwaresysteem is vergelijkbaar met het creëren van een virtuele omgeving. U vult de omtrekken van de klep in, inclusief materialen, wanddiktes enzovoort, en voert vervolgens een real-life analyse en sterkte uit om te verifiëren of deze aan alle gegeven vereisten voldoet", aldus de klepexpert. Na de analyse begint het bouwen, aangezien de 3D-printer het product of onderdeel laag voor laag creëert gedurende een reeks uren. Het tijdsbestek om te printen wordt bepaald op basis van grootte, specificaties en dergelijke. Zodra het printen is voltooid, wordt het geprinte stuk verwijderd en geïnspecteerd. Verdere inspecties kunnen dimensionale inspecties, verschillende niet-destructieve onderzoeken, prestatietests en/of druktesten omvatten, afhankelijk van het onderdeel.
De voordelen van 3D-ontwerp van kleppen zijn duidelijk; het verhogen van de productie-efficiëntie en het verminderen van de totale wachttijd voor klanten om hun kleppen te maken, creëren en ontvangen, is erg belangrijk voor de markt. Hoe minder tijd er wordt besteed aan het wachten op onderdelen, hoe langer het proces of de toepassing actief zal zijn. Minder tijdverspilling vertaalt zich direct in winstverhoging voor bedrijven, aangezien kleppen vaak cruciale componenten zijn in de industrie. Bijvoorbeeld, een raffinaderij die een isolatieklep nodig heeft op een opslagtank die verantwoordelijk is voor het handhaven van de scheiding van verschillende olieproducten, is van cruciaal belang om kruisbesmetting van brandstoffen te voorkomen en een hoge productkwaliteit te behouden. Deze snelle verbetering van prototypes en de gemakkelijke toegang voor klanten zijn enorme voordelen van het 3D-klepontwerp.
Het elimineren van materiaalverspilling is een ander bijkomend voordeel van 3D-ontwerp. Met computerondersteund ontwerp is het printen nauwkeurig en laag voor laag gedaan. Dit proces maakt het verder mogelijk om unieke en zeer specifieke componenten te produceren. Hoewel 3D-metaalprinten momenteel toepasbaar is op kleinere kleponderdelen, zijn traditionele productiemethoden vaak verspillend en verbruiken ze grote hoeveelheden grondstoffen en energie. In plaats van een klepcomponent te vervormen en te bewerken uit een groot stuk materiaal, kan 3D-printen daarentegen het component met aanzienlijk minder afval creëren. Omdat een groot deel van het ontwerp op de computer wordt gemaakt, zijn verbeteringen gemakkelijker te implementeren en worden simulaties eenvoudiger gemaakt.
In sommige gevallen helpt 3D-ontwerpbeelden klanten te identificeren wat ze aanvragen. Als er sprake is van enige vorm van maatwerk, geeft het hen ook de kans om het te beoordelen en te verbeteren voordat het wordt geproduceerd. Dat elimineert alle giswerk voor EPC's en ingenieursbedrijven die bijvoorbeeld werken aan complexe leidingsystemen. 3D-ontwerp is gedetailleerder en flexibeler, in tegenstelling tot klassieke blauwe lijntekeningen.
Degenen die chemische fabrieken en raffinaderijen bouwen, gebruiken veel verschillende pijpsystemen die in verschillende richtingen lopen. Met 3D-ontwerp kunnen ingenieurs door elke klep en het bijbehorende pijpcomponent lopen en deze inspecteren alsof het een virtuele 3D-omgeving is. Dit vertaalt zich vaak in eerdere ontwerpgoedkeuringen. 3D-ontwerp kan ook het productieproces stroomlijnen, wat leidt tot grotere efficiëntiewinsten.
3D-technologie verhoogt uiteindelijk de snelheid en ontwerpflexibiliteit en vermindert het risico en de hoeveelheid afval binnen additieve productie. Geen materiaalbeperkingen, naast volledige personalisatie, hogere opbrengsten en lagere kosten zijn allemaal uiterst voordelig voor 3D-ontwerp en -printen. Deze technologie biedt ook een enorm voordeel voor degenen die snel en nauwkeurig een prototype willen maken.
Naarmate klepfabrikanten doorgaan met het optimaliseren van 3D-klepontwerp- en printprocessen, krijgen eindgebruikers meer opties dan ooit tevoren. Echt economisch voordeel zal komen naarmate 3D-printen intrinsiek wordt voor alle facetten van de maakindustrie. In theorie is de enige beperking van 3D-ontwerp uw verbeelding, en fabrikanten zoals ISV zijn goed uitgerust om de verzoeken van bestaande en toekomstige klepgebruikers te beheren.
3D-printen voor klepprototypes
Prototyping is notoir uitdagend in de kleppenindustrie; kleppen zijn ongelooflijk complexe multi-component onderdelen die een volledige set van aangepaste gereedschappen vereisen om een prototype te maken. Gereedschap is een enorme drijfveer van tijd en kosten voor kleppenprototyping, met name voor terugslagklepprototyping. Gelukkig heeft 3D-printen een even grote impact op de productie van kleppen als op de productie van auto's.
Een 3D-printer die kan worden gebruikt voor het maken van kleppenprototypes, en de impact ervan is enorm geweest. Deze printer biedt ons werkende 3D-modellen om aan klanten te presenteren, wat een enorme zegen is gebleken voor het verzamelen van kwalitatieve feedback van klanten.
Compatibel met alle bestaande CAD-software, stelt het onze ontwerpers en ingenieurs in staat om die feedback vrijwel direct te verwerken en die ideeën door te voeren naarmate het project vordert. Misschien wel het belangrijkste is dat het ons in staat stelt om prototypes van kleppen voor klanten te maken tegen drastisch lagere prijzen dan we voorheen konden.