Szybkie prototypowanie dysz wodnych z wykorzystaniem wyników modelowania CFD oraz druku 3D

Abstract

W ostatnich latach zwiększa się zainteresowanie metodami szybkiego prototypowania, które wykorzystywane są w różnych gałęziach przemysłu. Prototypy coraz częściej są wykonywane w technologii druku 3D, co wynika głównie ze względnie niskich kosztów opracowania i wytworzenia takiej konstrukcji oraz krótkiego czasu potrzebnego na ich fizyczne wykonanie. Praca przedstawia możliwości zastosowania technik szybkiego prototypowania na przykładzie wodnych dysz napędowych. Wykorzystywane są one głównie w energetyce, np. do produkcji mgły wodnej, w strumienicach czy skraplaczach. Dysze takie umożliwiają formowanie strugi, jej zasięgu czy wydajności w zależności od wymagań projektowych. W celu oceny efektywności dyszy wykorzystane zostaną narzędzia CFD (computational fluid dynamics) oraz druk 3D. Do wytworzenia prototypów dysz użyto drukarki 3D opartej na technologii FDM. Wyniki CFD zweryfikowano z eksperymentem. Przedstawiono analizy dotyczące czterech różnych kształtów dysz i wyjaśniono rozbieżności pomiędzy wynikami wstępnej analizy eksperymentalnej oraz numerycznej. By wskazać niedoskonałości wynikające z druku 3D, wykorzystano skaner 3D, za pomocą którego przedstawiono wewnętrzny przekrój dyszy. Przeprowadzone badania wskazują na znaczący potencjał druku 3D w szybkim prototypowaniu oraz jego skuteczność w tworzeniu funkcjonalnych modeli dla różnych zastosowań inżynieryjnych.