Kas metallist 3D-printimise abil saab toota suuri{0}}vorme?

1. Suur samm edasi suure-metallist 3D-printimise vallas: laborist tehaseni
Metallist 3D-printimise põhiidee on metallmaterjalide üksteise peale virnastamine ja suure{1}}energiaga kiirte, näiteks laserite või elektronkiire kasutamine keeruliste struktuuride valmistamiseks. Suurte vormide valmistamisel on tehtud suuri edusamme kolmes valdkonnas:
Seadmete vormingu laiendamine
LiM-X1500H raadiumlaserseadmetega saab vormida tükke, mille suurus on 1290 mm × 1180 mm × 506 mm. Sellega saab korraga printida nii ümmargusi kui ka ruudukujulisi lennumootorite sektsioone. Selles osas on palju õõneskonstruktsioone ja tugevdavaid ribisid. Traditsioonilised protseduurid vajavad plokkide töötlemist ja splaissimist, samas kui SLM-tehnoloogia vähendab tootmistsüklit rohkem kui 50% ja kasutab integreeritud vormimise kaudu rohkem kui 90% materjalist. Veelgi olulisem on see, et selle 2024. aastal välja antud LiM-X800H+ seadmete võrgu moodustamise kõrgus on 2,5 meetrit ja see on võimeline valmistama titaanisulamist spiraalseid konstruktsioonikomponente, mille suurus on 418 mm × 362 mm × 2210 mm. See tõestab, et seadmed on piisavalt stabiilsed suurte ja kergete komponentide valmistamiseks.
Koostöö paljude laserite vahel ja protsesside täiustamine
Suuremahulise{0}}printimise puhul on termilise pinge kontrollimine probleem. Üle 6-meetriste titaanisulamist lennukiraamide printimisel kasutab Leiming laser multi-laseri koostöötehnoloogiat, et saavutada laserpunktide kattumise määr 30%. Dünaamilise pulbrijaotusmeetodi kasutamisel vähendab see jääkpinget 40%, mis tagab ülisuurte osade (6295 mm × 2198 mm × 614 mm) mõõtmete õiged. Alumiiniumisulamist soojusvaheti (569 mm × 527 mm × 512 mm) topoloogia optimeerimise disain näitab ka seda, kuidas SLM-tehnoloogiat saab kasutada voolukanali ja põhistruktuuri ühendamiseks. See näitab, kui paindlik on meetod keerukate jahutussüsteemide jaoks.
Innovatsioon hübriidtootmises ja{0}}järeltöötluses
Laiming Laser on välja töötanud rohelise laserlisandite tootmislahenduse kõrge anti--metalli materjalide jaoks, nagu puhas vask. See süsteem on edukalt trükkinud puhtast vasest tõukekambrid ja soojust hajutavad ribstruktuurid. See meetod ületab tavaliste punaste laserite neeldumispiiri kiiresti reageerivatel materjalidel, muutes puhta vase printimise kolm korda tõhusamaks. Pinna karedus on Ra<0.8 μ m, which meets the strict requirements for heat conductivity in the aerospace industry. At the same time, unique connecting technology has been created to satisfy the needs of huge moulds once they have been processed. Laser welding makes it easy to connect 3D printed pieces with traditional machining bases. This makes the structure stronger and speeds up the manufacturing process.
2. Massiivse vormitootmise kasutamine tööstuses: ideede testimisest kuni suurte koguste valmistamiseni
Metallist 3D-printimist on kasutatud mitmes tipptasemel-ettevõttes suurte valuvormide valmistamiseks ja selle väärtust on tõestanud reaalsed näited{2}}.
Kerge ja funktsionaalne integratsioon lennunduses
Vajadus kergete droonide raamistike järele madala{0}}kõrguse majanduses on viinud suuremahulise-3D-printimise kasutamiseni. Luming Laser kasutas LiM-X260A titaanisulamist drooniraami printimiseks, mis on 153 mm × 153 mm × 25 mm ja kaalub alla 0,3 kg. Topoloogia optimeerimine vähendab osade arvu ja etappide arvu tootmisprotsessis 12-lt 3-le. Samuti väheneb trükitsükkel 5 tunnini. See stsenaarium näitab, et metallist 3D-printimine suudab leida tasakaalu kaalu ja konstruktsiooni tugevuse vahel, mis on lennuki seadmete paremaks töötamiseks väga oluline.
Energiaseadmed: keerukate jahutussüsteemide ühes tükis kokkupanek
Suurte soojusvahetivormide jahutuskanali konstruktsioonil on otsene mõju tuumaenergiaseadmete efektiivsusele. Traditsioonilised meetodid nõuavad sadu jahutusavasid, mis on vormi sisse puuritud. Metallist 3D-printimine seevastu loob konformse jahutusvee kanali, mis vähendab jahutusvedeliku voolu kaugust 60% ja suurendab soojusülekande efektiivsust 25%. Näiteks kasutati SLM-tehnoloogiat tuumaenergia aurugeneraatori vormi printimiseks, mille jahutusvee kanal oli vaid 2 mm lai. See vorm oli 1,2 meetri kõrgune ja ühtlase temperatuuri reguleerimisega, mis lahendas materjali väsimise probleemi, mis tekib siis, kui osad lähevad traditsioonilistes protsessides liiga kuumaks.
Autotööstus: suurtes vormides kiiresti muudatused
Enamik autopaneelide vorme on suuremad kui 3 meetrit ja traditsioonilised valumeetodid vajavad 6–8-nädalast proovitootmistsüklit. Ja metallist 3D-printimine vähendab vormisüdamiku valmistamiseks kuluvat aega kahe nädala võrra, valmistades seda otse. Teatud marki uued energiasõidukid kasutasid suurte survevaluvormide kinnitamiseks DED-tehnoloogiat. Vormipinna kulumiskindel kiht fikseeriti 48 tunniga, söötes ja sulatades samal ajal pulbrit. Paranduskiht oli kõva HRC52, mis on 20% kõvem kui tavaline keevitusmeetod. See tähendab, et vorm ei muuda kuju kuumuse mõju tõttu.
3. Tehnoloogilised väljakutsed ja tulevikutrendid: ühest punktist läbimurretest keskkonna ümberkorraldamiseni
Kuigi metallist suuremahulisel-3D-printimisel on palju potentsiaali, on sellel siiski kolm suurt probleemi, mis tuleb enne laialdast kasutamist lahendada:
Kulude ja materjalide jõudluse kontrollimine
Vormi valmistamiseks on vaja karastatud ja karastatud materjale, kuid 3D-printimine võib materjalid kiiresti jahutada, mis võib muuta need rabedamaks. Lahendus on valmistada madala-pingega martensiitsest vananevast terasest pulber ja kuum{3}}töödelda, et muuta see raskemaks 52 HRC-ni. Gradientmaterjalist trükitehnikat kasutades kaetakse vormi pinnale kõva kate, säilitades samal ajal kõva maatriksi südamiku piirkonnas. See tasakaalustab kulumiskindluse ja löögikindluse.
Stabiilsuse ja kvaliteedi testimine protsessis
Suures mahus printimisel võib lokaalne ülekuumenemine või pulbriline saastumine põhjustada veamäära tõusu. Tööstus nõuab in-situ seiretehnoloogiaid, nagu LiM-X800H+ seade, mis ühendab infrapunasoojuskaamerad ja sulamisbasseini jälgimissüsteemid raadiumlaseriga. See tehnoloogia võib muuta laseri tugevust reaalajas ja vähendada defektide arvu 3%-lt 0,5%-le. Samal ajal võivad AI{9}}põhised defektide ennustamise mudelid varasemaid prindiandmeid vaadates riskitegureid enne tähtaega leida, mis aitab kvaliteeti veelgi stabiilsemalt hoida.
Koostöö ja standardimine tööstusahelas
Hiiglaslike vormide valmistamine nõuab mitme etapi kombineerimist, nagu 3D-printimine, CNC-töötlus ja kuumtöötlus. GF Processing Solutions on käivitanud "hübriidosade" tootmislahenduse, mis kasutab automatiseeritud tööjaamu, et kombineerida sujuvalt lahutavaid ja liitvaid protsesse. See vähendab vormide valmistamiseks kuluvat aega 40%. Standardi ISO/ASTM 52921 kasutuselevõtt kehtestab ka standardid sellistele olulistele teguritele nagu mõõtmete tolerantsid ja pinna karedus suuremahuliste metallide 3D-printimisel. See võimaldab tööstusel seda tehnoloogiat laialdaselt kasutada.