Czy do regeneracji części sprzętu przemysłowego można zastosować drukowanie metalowe?

1. Przełom technologiczny: skok od „naprawy” do „Odrodzenia”
Główną zaletą drukowania metalowego 3D jest to, że może on z dużą dokładnością naprawić złożone wzory geometryczne. Na przykład standardowe regenerowanie łopat turbiny silnika samolotu wymaga ręcznego spawania, aby ustalić uszkodzenie warstwy bariery termicznej. Ta procedura może łatwo powodować stężenie naprężeń termicznych, a naprawione ostrze może trwać tylko 60%, tak długo, jak oryginalny projekt. Platinum Technology Co., Ltd. wykorzystuje technologię selektywnego topnienia laserowego (SLM) do skutecznego wydrukowania i naprawy otworów chłodzących folii o czołowej krawędzi, zmieniając intensywność lasera i ścieżkę skanowania. Naprawione ostrza przebiegły przez 2000 cykli termicznych w wysokiej temperaturze 1150 stopni bez pęknięć lub obierania powłoki. W porównaniu z poprzednimi procedurami żywotność usługi była o 40% dłuższa, a cykl naprawy został przecięty z 30 do 72 godzin.
Aby rozwiązać problem pęknięć zmęczeniowych w niezbędnych częściach wysokich - prędkości, CRRC opracowało technologię regenerowania opartą na topieniu wiązki elektronów (EBM). Struktura siły gradientu jest drukowana w miejscu pęknięcia, uzyskując dokładny cyfrowy model obszaru pęknięcia poprzez skanowanie 3D i łącząc go z projektem optymalizacji topologii. Daje to obszarowi naprawy wytrzymałości zmęczenia 92% materiału podstawowego, podczas gdy tradycyjna naprawa spawania może odzyskać tylko 75%. Ta metoda została wykorzystana do naprawy wózków prędkości CR400AF High - w partiach, obniżając koszty naprawy jednego o 65% i oszczędzając ponad 200 milionów juanów rocznie na utrzymanie.
2. Nowe materiały: przechodzenie od „singla” do „wielu”
Pojemność drukowania metalowego 3D do pracy z różnymi materiałami jest ważnym powodem, dla którego można go stosować do regeneracji. W różnych kontekstach operacyjnych maszyn przemysłowych zespoły badawcze i programistyczne stworzyły szereg wyspecjalizowanych proszków stopowych:
System stopu dla wysokich temperatur: GE Aviation stworzył proszek stopowy w proszku ze stopu na oparciu o 718 - dla komory spalania silników Leap. Siła trwałości drukowanych części o 650 stopnia jest większa lub równa 900 MPa, co spełnia wymagania dotyczące wysokich warunków pracy silników samolotów. Jest to możliwe, ponieważ rozkład wielkości cząstek proszku (d 50=45 μm) i stężenie tlenu (<50ppm) are controlled.
System materiałów, które nie zużywają się: WC CO Hard Alloy Composite Composite został wykonany przez Xi'an Jiaotong University do stosowania w częściach noszenia maszyn górniczych. Zęby tnące maszyny tunelowej wykonane przy użyciu technologii selektywnego spiekania laserowego (SLS) są trzykrotnie więcej zużycia - niż zwykłe częściowe części i mają twardość HRC68. Życie nabożeństwa trwa teraz 12 miesięcy.
Lekki system materiału: BMW Grupa wykorzystuje proszek TI-6AL-4V Titan Alloy, aby ponownie wykonać obudowę silnika dla pojazdu elektrycznego IX3. Optymalizując topologię projektu, waga obudowy jest obniżana o 35%, a wydajność rozpraszania ciepła ulega poprawie o 22%. Powoduje to gęstość mocy motorycznej 6,8 kW/kg, co jest najwyższe w branży.
3. Integracja procesu: przejście od „pojedynczego punktu” do „pełnego łańcucha”
Nowoczesne drukowanie i regeneracja metalowe 3D utworzyły pełny łańcuch techniczny, który obejmuje „Posterowanie modelowania wykrywania - przetwarzanie”.
Inteligentny system wykrywający: moduł NX AM Siemens Industrial Software może łączyć dane ze skanerów laserowych i wykrywania wad ultradźwiękowych, automatycznie tworzyć modele 3D obszarów uszkodzeń i osiągnąć dokładność wykrywania 0,02 mm, co jest 10 razy dokładniejsze niż mierzenie ręcznie.
Proces drukowania adaptacyjnego: Platinum Blt - S800 ma system współpracy laserowej multi -, który może zmienić moc i prędkość laserów zależnych od kształtu elementów. Podczas drukowania pewnego rodzaju łopatki z przewodnikiem turbiny gazowej system automatycznie znajduje cienki obszar - (grubość<1mm) and lowers the laser power from 300W to 200W. It also speeds up the scanning from 1000mm/s to 1500mm/s to keep the thin-walled area from changing shape by more than 0.05mm.
Cyfrowy post - Przetwarzanie: Hot Isostatic naciśnięcie (HIP) Metoda przetwarzania- może sprawić, że komponenty drukowane SLM są gęstsze, z 99,2% do 99,95%, co pozbywa się uszkodzeń w porach wewnętrznych. W porównaniu z nietraktowanymi częściami, żywotność zmęczeniowa A350XWB lądowisk, które były traktowane biodrem, jest pięciokrotnie dłuższy i jest 98% tak długo, jak kute części.
4. Analiza ekonomiczna: Zmiana od „wysokiej kosztu” na „skalę”
W miarę wzrostu liczby lokalizacji sprzętu i kosztów materiałów, regenerowanie metalowych drukowania 3D stało się bardziej opłacalne ekonomicznie i zyskało przewagę nad konkurentami.
Optymalizacja struktury kosztów: regeneracyjny projekt dla pewnego bloku cylindrycznego silnika samochodowego pokazuje, że koszt jednego kawałka wykonanego z tradycyjnego procesu kucia i obróbki wynosi 1200 juanów, podczas gdy koszt pojedynczego kawałka wykonanego z procesem drukowania SLM wynosi 850 juanów. Koszt materiałów proszkowych spadł z 60% do 45%, podczas gdy koszt amortyzacji sprzętu i zużycia energii spadł z 25% do 18%.
Zmniejszenie kosztów zapasów: Rolls Royce buduje drukowany magazyn cyfrowy 3D- dla części zamiennych lotniczych, zmniejszając wartość globalnego zapasów z 4,2 miliarda do 1,8 miliarda dolarów i skracał czas, w którym samoloty klientów nie są w obsłudze (AOG) z 72 godzin do 8 godzin. Oszczędza to linie lotnicze ponad 500 milionów dolarów rocznie kosztów operacyjnych.
Wpływ skali na produkcję: Sprzęt do produkcji dodatków z serii Platinum BLT - W może tworzyć części strukturalne lotnicze o średnicy 2,5 metra, które są uformowane razem. Czas potrzebny do wydrukowania pojedynczego kawałka jest o 80% mniejszy niż w przypadku typowej produkcji procesu multi -, a wskaźnik wykorzystania materiału wzrasta z 35% do 92%. Umożliwia to masowe wytwarzanie ogromnych składników strukturalnych, które zostały regenerowane.