Milline on metalli 3D -printimise tööpõhimõte tööstusseadmetes?

Tehnoloogia süda: tootmise nihe subtraktiivsest lisatootmiseni
Kõige olulisem osametallist 3D -printiminepaneb metalli koostisosad täpselt õigel viisil, mida tehakse otse digitaalsete mudelite abil. See muudab täielikult tootmise tsükli tüüpilist tühja töötlemise komplekti. Platinum BLT - S1500 seadmel on 10-laser sünkroonskaneerimissüsteem, mis võimaldab sellel printida suurima täpsusega 0,06 mm kihi kohta moodustuvas kambris, mis on 1,5 meetrit lai. Selle töövoos on neli peamist sammu:
Digitaalvormis modelleerimine ja viilutamine: kasutage 3D -mudelite valmistamiseks CAD -tarkvara, seejärel kasutage viiluta tarkvara nagu Magics, et muuta need STL -failideks, mida saab lugeda. Seadke kihi paksus väärtusele 0,02–0,1 mm, sõltuvalt materjali omadustest.
Pulbervoodi eeltöötlus: pulbri levivad seadmed levib tööpinal vaakumis või inertses gaasikeskkonnas ühtlaselt sfäärilise titaanisulami pulbri. Kihi paksust kontrollitakse ± 5 μm piires.
Valikuline sulamine kõrge - energiatalaga: Laser -galvanomeetri seade liigub kiirusega 20 m/s praeguse kihi rist - üle praeguse kihi risti, sulatades pulbri vedela metalli kogumiks. Seejärel aitab Marangoni konvektsioon metallil tihedamat ja tahkuda.
Kiht kihiga virnastamise vormimine: Workbench langetatakse ühe kihi paksusega ja korratakse pulbri, sulamise ja tahkestamise ladestumistsükkel, kuni tehakse 100% -lise tihedusega metallist objekti.
See uus asjade valmistamise viis on suurendanud materjali kasutamise määra 10–20%vanade meetoditega üle 90%-ni. Näiteks GE tuuleenergia peamise laagri istme 3D -prinditud versioon on 40% kergem kui sepistatud osad ja vähendab arendusaega 18 kuult 3 kuuni. Viis peamist protseduuri erinevad tehnoloogia poolest üksteisest.
Praegu kasutatakse tööstuses kahte peamist metallist 3D -printimise tehnoloogiat: pulbri voodi sulamine ja suuna energia sadestumine. Nende tehnoloogiliste tunnuste ja nende kasutamise olukordade osas on nende vahel suured erinevused:
1.
Valikulise laseri sulamine (SLM): see võib lõigata titaansulamid, nikkel - põhinevad sulamid ja 17–4-tunnised roostevabast terasest koos kiudlaseritega, mis kasutavad 1000 kuni 2000W võimsust ja dünaamilisi keskendumispeegreid, et muuta koht, mis on 0,05 mm lai. Platinum Technology kahekordse laserkoostöötehnoloogia on muutnud trükkimise 200% kiiremaks ja vähendanud lennundusmootori kütusepihustite tegemise kulusid iga komponendi jaoks 65%.
Elektronkiire selektiivne sulamine (EBSM) on meetod, mis kasutab vaakumis töötamiseks ja skaneerimiseks kiirusega 8m/s 30kW elektrontala. See on kõige parem töötada kõrge sulamispunktiga metallidega, näiteks tantaal ja volfram. Siemens Energy kasutab seda tehnoloogiat tuuma aurugeneraatori torude lehtede valmistamiseks. See vähendab keevisõmbluste arvu vahemikus 127 kuni 3 ja vähendab lekete ohtu 90%.
Suunatud energia sadestamise meetod Laser lähedal Nett Foring (objektiiv): koaksiaalpulbri söötmissüsteem saadab metallipulbri läbimõõduga 45–106 μm laserfookustusalasse, et teha gradiendimaterjale. Seda tehnoloogiat kasutades on Honeywell teinud TI6AL4V/Inconel 718 bimetallilise turbiini ketta, mis on kolm korda vastupidavam termilise väsimuse suhtes.
Kaare lisaainete tootmine (WAAM): see meetod kasutab soojusallikana MIG/TIG -keevituskaare ja võib hoiustada kuni 8 kg/h, muutes selle heaks massiivsete konstruktsiooniosade valmistamiseks. CSIC 725 valmistatud mere tõukejõu võllide 3D -printimise tehnoloogia on vähendanud materiaalseid kulusid 40% ja suurendanud tootmist 70%.
Materjaliteaduses suured sammud
Metalli 3D -printimise materjalsüsteem muutub tavalistest sulamitest funktsionaalseteks ja nutikateks:
Kõrge - jõudlussulamid: Shagang Group on teinud GTD222 nikli - põhineva kõrge - temperatuurisulami vastusena nõudlusele lennundustööstuses. Selle tõmbetugevus on 1200MPa 650 kraadi juures, mis on 25% kõrgem kui tüüpilisel GH4169 materjalist.
Multi - materiaalne komposiittehnoloogia: muutes pulbriosakeste suurust (näiteks 45 μm alusepulbrit ja 15 μm rafineeritud pulbrit), titaansulami tera suurust saab vähendada 50 μm -lt 10 μm -lt, andes sellele rohkem kui 10 ⁷ tsüklit.
Nutikate materjalide kasutamine: adaptiivventiili valmistamiseks, mis võib automaatselt muuta selle ava 40–80 kraadi vahel, implanteeritakse mälusulamist osakesed 316L roostevabast terasest. Ebatäpsus hoitakse ± 0,5 kraadi.
Sügav tungimine tööstuslikuks - klassi kasutab
Kolm kõrget - lõpp -tööstuspiirkonnad on metalli 3D -printimistehnoloogiat palju kasutanud:
Lennundus: Airbus A350XWB tasapinnal on 3D -prinditud titaansulamist sulgud, mis muudavad konstruktsiooni 30% kergemaks ja kütusesäästlikkuse 2% paremaks. Rolls Royce'i Ultrafan Mootoriprojekt kasutas 3D -printimistehnoloogiat kompressoriterade arvu vähendamiseks vahemikus 36 kuni 18. See muutis tõukejõu - {- kaalusuhe 15% kõrgem.
Energia tööriistad: Neljanda põlvkonna tuumaenergia kõrge - temperatuuriga gaasi jahutatud reaktori aurugeneraator, mille on valmistanud State Power Investment Corporation, kasutab 3D -prinditud niklit - põhinevaid sulami soojusülekande torusid. See muudab soojusülekande efektiivsuse 92%, mis on 8 protsendipunkti kõrgem kui traditsioonilised disainilahendused.
BMW Group on IX3 elektrisõiduki mudelis kasutanud 3D -prinditud alumiiniumsulami akualuse. See muutis auto 12 kg kergemaks ja suurendas oma NEDC vahemikku 15 km.