1 Metalli 3D-printimise tehnoloogia ülevaade
Metallist 3D-printimine, mida mõnikord nimetatakse metallilisandite tootmiseks, on tehnika, mille abil luuakse kolmemõõtmelisi asju metallipulbrite või juhtmete kiht-kihi haaval virnastamise teel. Metallist 3D-printimine pakub väiksemaid tootmiskulusid, lühemaid arendustsükleid ja suuremat disainivabadust kui tavaline valamine, sepistamine või mehaaniline töötlemine. Seda saab kohandada vastavalt tegelikele vajadustele ja saavutada keerukate geomeetriliste kujundite integreeritud moodustamine.
Kaks metalli 3D-printimise tehnoloogia silmapaistvat rakendust lennuki turbiinilabade valmistamisel on suunatud energiasadestamine (DED) ja pulberkihi selektiivne sulatamine (PBF.). Metalli otsene laserpaagutamine (DMLS), laserselektiivne sulatamine (SLM), elektronkiirega sulatamine (EBM) jne moodustavad osa PBF protsessist. Laseri- või elektronkiirt kasutades soojendavad nad metallipulbrit sulamistemperatuurini, saavutades seeläbi kihtide kaupa virnastamise. DED-protsess lisab ehitusplatvormile pidevalt metalltraate või -pulbreid pärast nende valikulist sulatamist, kasutades soojusallikana laserkiire, elektronkiire, plasma või kaare.
2 Metallist 3D-printimine parandab lennuki turbiini labade jõudlust
Parandage labade struktuuri.
Tavaliselt keerukate vabakujuliste pindadega lennuki turbiini labad nõuavad üsna suurt tootmistäpsust. Metallist 3D-printimise tehnoloogiate abil tehtud täpsemad ja keerukamad teravormid aitavad maksimeerida aerodünaamilist jõudlust. Trükiprotsessi täpne juhtimine võimaldab valmistada keeruliste jahutuskanalite ja tõhusa isolatsioonikattega lõiketerasid, mis suurendavad oluliselt nende soojuse hajumist ja temperatuuritaluvust.
Näiteks turbiini labade aerotiibade jaoks on GE saavutanud mitmekihiliste välisseinte projekteerimise, kasutades lisaainete tootmist. See konstruktsioon tõstab algsete turbiinilabade temperatuuritaluvust, parandades seeläbi nende jahutusvõimet ja seega ka mootori töötemperatuuri. Praegu on uurimistöö all ja metalli 3D-printimise tehnoloogia peamine eelis lennuki turbiini labade tootmisel on see tõhusam õhujahutusmeetod.
Suurendage materjali jõudlust.
Metallist 3D-printimise tehnoloogiates saab kasutada suure jõudlusega sulamimaterjale, nagu titaanisulamid, niklipõhised kõrgtemperatuurilised sulamid jne. Need materjalid taluvad suurepäraseid töötingimusi ning neil on silmapaistvad mehaanilised omadused ja oksüdatsioonikindlus. Täpselt kontrollides materjalide mikrostruktuuri ja tera suurust, aitab metallist 3D-printimise tehnoloogia nende mehaanilisi omadusi maksimeerida.
MIT-i teadlased on avastanud, et täiendavate kuumtöötlusetappide lisamine aitab 3D-prinditud materjalide peeneid terasid muuta suuremateks "kolonnikujulisteks" teradeks, tugevamateks mikrostruktuurideks ja võib vähendada materjali roomamispotentsiaali. See areng avab tee gaasiturbiini labade tööstuslikuks 3D-printimiseks, võimaldades seega 3D-prinditud labadel säilitada kõrgelt kuumutatud keskkonnas paremat paindlikkust ja vastupidavust.
Tuvastage kerge arhitektuur.
Terade struktuuri ja materjalijaotuse maksimeerimisega võib metallist 3D-printimise tehnoloogia saavutada kerge disaini ja seega väiksema kaalu ilma jõudlust kahjustamata. See on üsna oluline lennuki lennutõhususe ja kütusesäästu suurendamiseks. Näiteks metallist 3D-printimise tehnoloogiaga toodetud titaan-alumiiniumisulamist turbiinilabad on peaaegu poole väiksemad kui tavalised niklipõhised sulamist labad, vähendades seega oluliselt kütusekulu ja saasteaineid.
Kärpige arendustsüklit ja vähendage kulusid.
Kiire prototüüp ja kohandatud tootmine, mida võimaldab metallist 3D-printimise tehnoloogia, võivad oluliselt vähendada lennuki turbiini labade arendustsüklit. Keeruliste geomeetriliste kujunduste otsetrükkimine aitab tavapäraste tootmismeetodite puhul välistada mitmeid protseduure ja hallituskulusid, alandades seega tootmiskulusid. Lisaks lennundussektori individuaalsetele kohandamisnõuetele saab metallist 3D-printimise tehnoloogia saavutada ka väikese partii ja mitme variatsiooni tootmise.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-milling-cutter-tools.html