Nõudlus kergete, suure jõudlusega ja keerukate konstruktsioonikomponentide järele kosmosetööstuses kasvab iga päev, kui tehnoloogia areneb. Kuigi 3D-printimise tehnoloogia kasv on toonud kosmosetööstussektorisse radikaalseid edusamme, on tavapärastel tootmismeetoditel nendes sektorites mõnikord märkimisväärsed piirangud. Nende hulgas on kosmosetööstuse 3D-printimise tehnoloogia arengut palju hõlbustanud täiustatud metallipulbrite uurimine ja arendamine.
3D-printimine, mida mõnikord nimetatakse lisatootmistehnoloogiaks, on tehnika kihtide kaupa materjali kogumiseks, et luua kolmemõõtmelisi esemeid. 3D-printimise tehnoloogial on parem materjalikasutus, kiiremad tootmistsüklid ja suurem disainivabadus kui tavapärasel lahutava tootmise või samaväärsete materjalide valmistamise alternatiividel. 3D-printimise tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt kosmosetööstuses, sealhulgas kergtootmises, mootorikomponentide optimeerimises, droonide tootmises ja lennukikomponentide tootmises.
Metallipulber on 3D-printimise tehnoloogia jaoks ülioluline tooraine, eriti lennukitööstuses, kus metallipulbri jõudluse järele on üsna suur vajadus. Kõrgekvaliteedilised metallipulbrid nõuavad omadusi, sealhulgas head sfäärilisust, voolavust, sobivat osakeste suuruse jaotust ja kõrget puhtust. Need omadused mõjutavad otseselt 3D-prinditud kaupade kvaliteeti ja jõudlust, seega on täiustatud metallipulbrite väljatöötamine saanud peamiseks tõukejõuks lennunduse 3D-printimise tehnoloogia täiustamisel.
Kaks metallipulbrite uurimisel ja arendamisel sageli kasutatavat valmistamistehnikat on vaakum-induktsioonsulatusargooni pihustamise meetod (VIGA) ja plasma pöörleva elektroodi meetod (PREP). PREP-meetodi abil saab valmistada suure sfäärilisuse, sileda pinna, kitsa pulbriosakeste suuruse jaotusega ja hea voolavusega metallipulbreid, millel on 3D-printimise valdkonnas ainulaadsed eelised; VIGA meetodil on kõrge peene pulbri saagis, kuid probleeme on õõnespulbri ja satelliidipulbriga. Plasma pöörleva elektroodiga pihustuspulbri tehnoloogia ja seadmete uue põlvkonna väljatöötamine ja uuendamine aitab suurendada peenpulbri saagist ja tootmise efektiivsust, parandades seeläbi PREP pulbri kvaliteeti.
Lisaks valmistamistehnika täiustamisele mõjutab metallipulbri toimivust palju selle puhtus. Tarbijatel on metallipulbri puhtuse kohta kindlad kasutusalad, nagu lennundus, üsna täpsed standardid. Titaanisulami pulbri hapnikusisaldus on {{0}}.007% kuni 0.013%; kõrgtemperatuurse sulamipulbri hapnikusisaldust on vaja reguleerida vahemikus 0,006–0,018%; ja roostevaba terase pulbri hapnikusisaldus on 0,010% kuni 0,025%. Need ranged puhtuskriteeriumid tagavad olulised näitajad, nagu 3D-prinditud esemete mehaaniline tugevus, korrosioonikindlus ja kõrge temperatuuriga jõudlus.
Lennunduse 3D-printimine sõltub suuresti ka metallipulbri osakeste suuruse jaotusest. Erinevad 3D-printimise tehnikad ja vormimismeetodid nõuavad erinevaid pulbriosakeste suuruse jaotuskriteeriume. Metallist 3D-printimisel on tänapäeval kõige sagedamini kasutatav pulbriosakeste suurusvahemik 15–150 μm. Tänu oma peeneks fokusseeritud punktile ja peene pulbri lihtsale sulamisele on laseritel energiaallikana töötavad printerid sobivad 15–53 μm pulbrite kasutamiseks; Printeritel, mis kasutavad energiaallikana elektronkiirt, on mõnevõrra jämedama fookusega valguslaigud, mistõttu sobivad need paremini jämedate pulbrite sulatamiseks ja pulbrite kasutamiseks vahemikus 53–105 μm. pulbrit, mille osakeste suurus on 105–150 μm, saab kasutada pulbri koaksiaalprinterites.
Teine oluline metallipulbri voolavuse määraja on selle sfäärilisus. Üldiselt on pulbriosakeste voolavus seda parem, mida suurem on nende sfäärilisus. Et tagada printimise ajal veatu pulbri jaotus ja etteandmine, vajab metallipulbri 3D-printimine sfäärilisust üle 98%. Kvaliteetsete 3D-prinditud metallipulbrite peamised valmistamistehnikad on aerosoolimine ja pöörlevad elektroodid; seega on nende kahe protsessiga toodetud pulbri kuju sisuliselt sfääriline, mis vastab 3D-printimise kõrgetele kriteeriumidele.
Lisaks lennukite 3D-printimise tehnoloogia edendamisele toetab uute metallipulbrite uurimis- ja arendustegevus pulbermetallurgia tehnoloogia innovatsiooni ja arendamist. Kasutades tehnikaid, sealhulgas metallipulbrite pressimist ja paagutamist, on pulbermetallurgia keerukas materjalitöötlusmeetod, mis toodab erinevaid osi. Lennunduse pulbermetallurgiat kasutatakse laialdaselt kergete konstruktsioonide ja keeruka kujuga komponentide tootmiseks. Pulbermetallurgia tehnoloogiat on 3D-printimise tehnoloogia tulekuga edasi arendatud ja viimistletud, luues seega komposiittootmistehnoloogia "3D printimine+pulbermetallurgia".
Üks uudne tehnika, mis ühendab 3D-printimise ja pulbermetallurgia tehnoloogiad, on pulberekstrusioonprintimine (PEP). Esmalt segades graanulite valmistamiseks metalli/keraamika pulbrid järjekindlalt orgaaniliste sideainetega, seejärel vormitakse need 3D-printeri abil, eemaldatakse toodetud toorikutest sideained ja lõpuks tihendatakse need paagutamise teel, et saada ühtlase ja silmapaistva jõudlusega kaupu. Lisaks vormivabale valmistamisele suurendab PEP-tehnoloogia raskete ja väga keeruliste komponentide töötlemisvõimsust, pakkudes seega tõhusamat ja paindlikumat tootmislahendust kosmosetööstusele.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-optimizes-fluid-manifolds.html