鉑力特獲第一屆中國（國際）航空增材制造結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計大賽三等獎

來源： 鉑力特

由中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司和上海市增材制造協(xié)會聯(lián)合舉辦的第一屆中國（國際）航空增材制造結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計大賽結(jié)果于2020年9月14日至9月20日期間公示。鉑力特創(chuàng)新設(shè)計團(tuán)隊(duì)提報的優(yōu)化設(shè)計換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案喜獲大賽三等獎。

本次比賽命題為針對某型號航空發(fā)動機(jī)換熱器結(jié)構(gòu)，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和典型工況，考慮工程零件的實(shí)際應(yīng)用背景，基于增材制造工藝（重點(diǎn)激光選區(qū)熔化成形技術(shù)），進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。最終針對設(shè)計方案，從芯體表面積、換熱效率、結(jié)構(gòu)重量、可制造性、設(shè)計合理性、報告完整性等多個維度進(jìn)行綜合評分。

本次參賽題目背景為某型氣-液雙介質(zhì)換熱器，整體結(jié)構(gòu)由外框架、氣相介質(zhì)流道、液相冷卻流道組成；需要從結(jié)構(gòu)質(zhì)量、強(qiáng)度及換熱功能角度對產(chǎn)品進(jìn)行綜合優(yōu)化，并應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的工藝可行性。針對這一問題，鉑力特創(chuàng)新設(shè)計團(tuán)隊(duì)基于產(chǎn)品的核心功能需求，細(xì)化設(shè)計流程，針對換熱器芯體，基于熱分析的功能優(yōu)先導(dǎo)向及工藝實(shí)現(xiàn)性的經(jīng)驗(yàn)積累，確定優(yōu)選的氣相及液相介質(zhì)流道構(gòu)型及布局，確定采用類正弦圖像波紋構(gòu)型；并進(jìn)一步針對外部框架進(jìn)行了輕量化設(shè)計，并對關(guān)鍵特征區(qū)域進(jìn)行了強(qiáng)度校核。最后綜合考慮工藝效果和經(jīng)濟(jì)性，為該零件制定了工藝方案。

上述優(yōu)化設(shè)計，對比原始方案，實(shí)現(xiàn)芯體有效散熱面積提升25%，結(jié)構(gòu)減重2.77%。整個流程充分耦合了設(shè)計-工藝的各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵要素，通過優(yōu)化設(shè)計工作和長期的工藝經(jīng)驗(yàn)積累，為該類型產(chǎn)品的綜合性能提升提供探索了一條可行的道路。

鉑力特創(chuàng)新設(shè)計團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步深化優(yōu)化設(shè)計與3D打印的結(jié)合應(yīng)用，聚焦前沿結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的研究和復(fù)雜工程問題的方案探索，專注3D打印技術(shù)在工程領(lǐng)域應(yīng)用方案、基于3D打印的新型結(jié)構(gòu)的研制及驗(yàn)證方案等，面向多領(lǐng)域用戶提供更深層次的設(shè)計優(yōu)化綜合解決方案服務(wù)。

第一屆中國（國際）航空增材制造結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計大賽由中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司和上海市增材制造協(xié)會聯(lián)合舉辦。聯(lián)合行業(yè)科研機(jī)構(gòu)、高校、知名企業(yè)共同舉辦，旨在以大賽為紐帶，匯聚創(chuàng)意設(shè)計靈感、強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研用深度融合、探索3D打印優(yōu)化設(shè)計方法、推動3D打印技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的成熟應(yīng)用。這是國內(nèi)首次面向航空領(lǐng)域增材制造真實(shí)應(yīng)用開展的設(shè)計創(chuàng)新大賽，將有力推動增材制造在航空領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。特別優(yōu)秀的獲獎作品將有機(jī)會被采納用于量產(chǎn),為我國航空事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。