Kuidas saab metalli 3D -printimist kanda hüdrosüsteemi komponentide tootmiseks?

1. tehnoloogiline läbimurre: "võimatu" kuni "suure täpsuse "ni
Hüdrauliliste osade valmistamisel on kõige raskem osa sisemiste voolukanalite kavandamine. Kanalitega liitumiseks peavad traditsioonilised meetodid ületama - puuri, kuid mehaanilise töötlemise lineaarsete piiride tõttu on kanalid hõlpsasti genereerivad ägedad täisnurgad. See põhjustab vedeliku turbulentsi, rõhukadu ja lekkeid.Metallist 3D -printimineTehnika saab sellest füüsilisest tõkkest täielikult üle materjalid üksteise peale virnastades:
Voolukanali kujundamine optimeerimiseks
Itaalia äri Aidro Hydraulics kasutab selektiivset lasersulamise (SLM) tehnoloogiat, et muuta hüdraulilise klapi ploki sisemine voolukanal ümarate nurkadega kõverdaks. See vabaneb pimealadest, mis on põhjustatud vanematest meetoditest. See muutus vähendab vedeliku takistuse 40% ja rõhukaotuse 25% võrra ning see takistab ka mustuse ehitamist ja tihendi rikke põhjustamist. Näiteks selle 3D - trükitud roostevabast terasest ventiiliplokk lõikab mahu 60% võrreldes tavalise silindri reguleerimisel ja kaal 30 kilogrammilt 5 kilogrammi reguleerimisel, mis suurendab paindlikkust oluliselt.
Materjalide toimimisel suur samm edasi
Metal 3D -printimine on võimaldanud kasutada kõrgeid - jõudlusmaterjale nagu titaansulamid, nikkel - põhinevad kõrgel - temperatuursulamid ja martensiidilised terased tööstuses. Saksa Liebherri grupp lõi 3D - trükitud titaansulami spoileri hüdraulilise osa Airbus A380 jaoks, mis on 35% kergem ja mille tõmbetugevus on 980MPa ja väsimus, mis on rohkem kui 12 miljonit testsüklit. Samuti võib kuumtöötlemisprotsessi parandades 3D -trükitud osade tihedus ulatuda 99,5%-ni, mis on peaaegu sama kõrge kui sepistatud osade oma, mis on piisavalt tugev, et töötada hüdrosüsteemides, mis töötavad kõrgel rõhul (üle 250 baari).
Printimine rohkem kui ühte tüüpi materjaliga
Uus vedela metalli 3D -printimise tehnoloogia võimaldab hüdraulilisi osi töötaval viisil ühendada. Näiteks võite andurites teha hüdraulilise klapi kehasid, millele on ehitatud -, mis saavad reaalajas vedeliku rõhu ja temperatuuri jälgida komposiitprintimise madala - sulata - punkt gallium - põhinevad sulamid ja roostevabast terasest. See annab intelligentse hüdrosüsteemi andmete tuge.
2.
Tüüpiliste hüdrauliliste osade kavandamine, valamine, kokkupanemine ja testimine võib kuluda 6–12 kuud. Metalli 3D -printimine võimaldab "disaini kui tootmiseks" võimalikuks, ühendades digitaalse disaini ja lisaainete tootmise viisil, mis muudab arenduse kiiremaks.
Kergekaalu ja topoloogia optimeerimine
Topoloogia optimeerimise kaudu ühendab Pennsylvania ülikool 17 osa üheks struktuuriks, kasutades 3D -prinditud hüdraulilisi kollektoreid, mis on valmistatud Inconelist 718 sulamist. See vähendab kaalu 70%. Sisemise voolukanali täpsusviga hoitakse aga CT -skaneerimise kontrollimise abil ± 0,05 mm piires ja see läbib 250bar rõhu testi.
Väike partimajandus
3D -printimine on 60% odavam kui traditsioonilised meetodid kohandatud hüdrauliliste osade valmistamiseks. AIDRO kasutas 3D -printimist põllumajandusmasinate jaoks alumiiniumisulami integreeritud kollektori valmistamiseks, mis on 50% väiksem ja 75% kergem. Iga eseme maksumus kasvas vaid 15%ja vormi avamistasusid ei olnud. See "- nõudmine tootmise" tehnika vähendab aega, mis kulub hüdrauliliste osade tarnimiseks kuudest päevadeni.
Funktsioonide integreerimine
USA domineeritud vedeliku võimsus muutis 3D -prinditud servoklapi, et ühendada 20 osa 3 -ks. See vähendas mahtu 25% ja kaal 15%. Samal ajal tõuseb nimivoolukiirus 25% ja lekke hulk väheneb tänu sisemise kanali optimeerimisele 20%. Klapi korpusel on elektrooniline kontroller ja hüdrauliline ajam, mis koos teeb elektromehaanilise hüdraulilise integreeritud seadme. See muudab süsteemi kokku panemise ja hooldamise lihtsamaks.
3. Kasutamine tööstuses: "laborist" kuni "skaala"
Metalli 3D -printimise protsess hüdraulilises piirkonnas kommertslikumaks kiireneb. Näiteks töötavad Aerospace väljal Airbus ja Liebherr koos 3D -prinditud titaansulamist hüdrauliliste osade kasutamiseks A380 maandumisvarustussüsteemis, mis muudab selle 3% kütusesäästlikumaks. COMAC C919 -l on Platinum Lite 3D trükitud titaansulamist hüdraulilised torujuhtmeühendused, mis läbivad lennukõlblikkuse testimist ja mille väsimustugevus on 92% võltsitud osadest tänu terade täpsustustehnoloogiale.
autotööstus
3D - Porsche 911 GT2 RS võistlussõiduki trükitud titaansulami kolvid on optimeeritud sisemiste jahutuskanalitega, et suurendada mootori võimsust 30 hobujõu võrra. Samuti muudavad hüdraulilise vedrustussüsteemi 3D -prinditud osad auto šassii reageerima 40% kiiremaks, mis on vajalik autonoomseks sõitmiseks hästi toimimiseks.
Rasked ja energiatööstused
ZoomLion on kasutanud 3D - trükitud hüdrauliliste klapiplokke kraanadel, mis võivad tõsta 3000 tonni. See on muutnud pumbajaamu 18% tõhusamaks ja vähendanud energiatarbimist kanalite optimeerimisega 15%. Tuumaenergia tööstuses on 3D -trükitud tantaalmetalli hüdraulilised liitmikud läbinud 100 000 testi kõrgsurvega, mis on neljas - põlvkonna tuumareaktorid peavad toimima karmides tingimustes.
4. väljakutse ja tulevik: alates "tehnoloogilisest läbimurrest" kuni ökoloogilise rekonstrueerimiseni
Metalli 3D -printimisel on hüdraulikatööstuses palju potentsiaali, kuid sellel on siiski teatud probleeme, kui on vaja seda laias plaanis kasutada:
Materjalide ja protsesside tegemine sama
Praegu on 3D -prinditud hüdrauliliste osade jõudlusandmed kõikjal ja selle jaoks pole ühtegi standardset süsteemi. Näiteks võib SLM -meetodi abil valmistatud 316L roostevabast terasest korrosioonikindlus muutuda kuni 20%, kuna pulbriosakeste suurus ja skaneerimistehnika variatsioonid. Kujunduse abistamiseks tuleb seadistada tööstuse andmebaas.
Tehnoloogia postituse - töötlemiseks ja tuvastamiseks
3D -prinditud osade pinnakaredus (RA väärtus) on tavaliselt 6 varbaga μm, mis tuleb hüdrauliliste tihendusstandardite täitmiseks vähendada vähem kui 0,8 μm -ni, kasutades elektrolüütilist poleerimist või mikro lihvimist. Samuti on tööstusliku CT -skaneerimise kõrge hind (ühe kontrolli jaoks üle 5000 jüaani) raskete tootmise kvaliteedi hoidmise raskeks.
Koostöös uute ideede väljatöötamiseks tööstusahelas
Hüdraulilise sektori peab looma 3D -printimisseadmete müüjate, materjalide tarnijate ja tarkvaraarendajate võrgustiku. Näiteks tegi Aidro koostööd Saksamaa äri EOS -iga spetsialiseeritud hüdraulilise komponendi kujundustarkvara loomiseks, mis lisab CAD -süsteemidele voolukanalite optimeerimise algoritme. See vähendab projekteerimisaega 70%.