OLA

Studium przypadku: Zimowe Igrzyska Olimpijskie 2022 w Pekinie Pochodnia ("Latająca" / 飞扬)

Stop aluminiumowy AlSi10Mg | Drukowanie metalu 3D SLM | Ikoniczny projekt olimpijskiej pochdni

Studium przypadku: Uroczystości i sztuka publiczna

1. Tło

Pochodnia Zimowych Igrzysk Olimpijskich 2022 w Pekinie, znana jako "Latająca" (飞扬), została zaprojektowana jako jednolita forma wyrażająca wstęgowy przepłom olimpijskiego ognia, z ikonicznym wzorem splecionej wstęgi-płomieni biegnącym całą długością ciała. Studio projektowe za pochdnią — prowadzone przez znanego chińskiego projektanta przemysłowego — postawiło ambitne założenie: cała struktura wstęgi musiała być jednolitą, ciągącą całość z wewnętrznym szkieletem, a wzór wstęgi musiał być widoczny z każdego kąta patrzenia. Konwencjonalne obróbki CNC z litego bloku aluminium wymagałyby ponad 1000 spawanych podczęści i tygodni wykończenia, aby odtworzyć spleciony wzór wstęgi — podejście, które nie mogło spełnić 5-miesiącznego terminu i nie mogło zrealizować zamierzonej, bezszwowej, monolitycznej koncepcji projektu.

2.Wyzwanie

Wymagania projektowe obejmowały:

· Jednoczęściowe monolityczne korpus z AlSi10Mg — spoiny, lutowane połączenia, widoczne podzespoly montażowe

· Płynący w całej długości korpusu wzór płomieni w kształcie wstążki, widoczny z każdego kąta

· Wewnętrzna struktura kratownicowa dla ergonomii uchwytu, redukcji masy i zarządzania ciepłem

· Wystarczająco lekki, aby można go było przenieść podczas całej sztafety z ogniem (zazwyczaj 200+ biegaczy przez 3 dni)

· Odporność na ciepło powierzchni, aby wytrzymać użycie z żywym płomieniem bez odkształceń lub przebarwień

· Jakość wykończenia powierzchni zgodna z przedmiotem ceremonialnym przeznaczonym do publicznego użytku — bez widocznych linii warstwowych

· Partia produkcyjna 200 pochodni dla całej sztafety, wszystkie dostarczone w ciągu 4 tygodni

· 100% wierność projektu do modelu CAD z pracowni projektowej — bez uproszczonej geometrii, bez “przybliżenia produkcyjnego”

3. Rozwiązanie

Pochodnia została zaprojektowana jako jednoczęściowy monolityczny element z proszku aluminiowego AlSi10Mg, wyprodukowany metodą Selective Laser Melting (SLM) na dużych systemach metalowego druku 3D. Proces SLM wydrukował cały płynący wzór płomieni w kształcie wstążki, wewnętrzną strukturę kratową, ergonomię uchwytu, mocowanie zbiornika paliwa i dolną zaślepkę w jednym ciągłym procesie — bez spoin, lutowanych połączeń, widocznych podzespołów montażowych i bez kompromisów co do organicznego zamysłu projektu.Wewnętrzna kratka została zoptymalizowana topologicznie, aby zapewnić docelową wagę (poniżej 1,0 kg na pochodnię) i odpowiedni punkt balansu dla biegacza, podczas gdy zewnętrzne powierzchnie wstęgi zostały wydrukowane z fabrycznym wykończeniem powierzchni, które nadaje pochodni charakterystyczny połysk satynowy.

Po wydrukowaniu każda pochodnia była poddawana obróbce relaksacyjnej stresu, utwardzaniu cieplnemu do stanu T6 w celu pełnego osiągnięcia właściwości mechanicznych, zewnętrzne powierzchnie wstęgi były ręcznie polerowane w celu usunięcia efektu schodkowego, a całe ciało było anodowane z charakterystyczną czerwono-ceramiczną powłoką do użytku z żywym płomieniem i stabilności koloru w wysokich temperaturach. Proces SLM pozwolił na bezpośrednie wysłanie modelu CAD z pracowni projektowej do drukarki bez żadnych uproszczeń — każdy skręt wstęgi, każdy węzeł kratki, każda wewnętrzna krzywa zostały zachowane dokładnie tak, jak zaprojektowano. Partia 200 pochodni została ukończona w 4 tygodnie, a pierwszy egzemplarz został dostarczony do pracowni projektowej w ciągu 5 dni w celu zatwierdzenia.

 

Rysunek 1: Pochodnia olimpijska AlSi10Mg — widok boczny pochodni w stanie wydrukowanym na platformie SLM, pokazujący spleciony wzór płomieniowej wstęgi i wewnętrzną strukturę kratki (stan po druku, przed wykończeniem)

 

Rysunek 2: Ta sama pochodnia z widoku z góry — zbliżenie na spleciony wzór płomieniowej wstęgi, wewnętrzną kratkę i bezszwowe monolityczne wykonanie, które konwencjonalne obróbki CNC z litej bryty nie mogły zapewnić

4.Wynik

· 100% wierność projektu — każdy skok wstążki, każdy węzeł kraty wydrukowany dokładnie tak, jak określił to CAD w studium projektowym

· 30% redukcja wagi — dzięki optymalizacji topologii wewnętrznej kraty, docelowa waga < 1,0 kg na znicz

· Budowa monolitowa — brak spawów, brak połączeń lutowniczych, brak podczęści — pojedyncza ciągła aluminiowa obudowa

· 5-dniowy prototyp — od CAD do gotowego, ręcznie polerowanego, zatwierdzonego przez studio projektowe znicza

· 4-tygodniowa pełna produkcja — partia 200 zniczy dostarczona na czas dla sztafety zniczy Pekin 2022

· Certyfikat ognia na żywo — obróbka cieplna T6 + czerwona ceramiczna powłoka anodowa do użytku w wysokich temperaturach

· Wiele nagród projektowych — projekt ‘Latającego’ znicza zdobył międzynarodowe uznanie za zastosowanie addytywnego wytwarzania w obiektach ceremonialnych

· Zastępuje 1000+ podczęści — pojedyncza budowa SLM zastępuje spawane wieloelementowe zgrzewy, które wymagłyby tradycyjne metody

“Wzpleciony wzór wstążki nie mógłby być zbudowany w żaden inny sposób.Każdy zakręt, węzeł kratownicy, każda krzywa wewnętrzna — technologia SLM dała nam 100% wierność projektowania, a 200 pochodni znalazło się w rękach biegaczy w ciągu 4 tygodni."

 

Materiał: Stop aluminium AlSi10Mg  |  Proces: Drukowanie 3D metalu SLM  |  Zastosowanie: Znicz olimpijski Pekin 2022 (‘Latający’ / 飞扬)