Jak można zastosować drukowanie metalowe 3D do produkcji komponentów układu hydraulicznego?

1. Przełom technologiczny: od „niemożliwego” do „wysokiej precyzji”
Jeśli chodzi o tworzenie części hydraulicznych, najtrudniejszą częścią jest projektowanie wewnętrznych kanałów przepływu. Aby dołączyć do kanałów, tradycyjne metody muszą przekraczać wiertło -, ale ze względu na liniowe granice przetwarzania mechanicznego można łatwo generować ostre kąty proste, w których się spotykają kanały. Powoduje to turbulencje płynów, utratę ciśnienia i wycieki.Drukowanie metalowe 3DTechnika całkowicie przechodzi przez tę fizyczną barierę poprzez układanie materiałów na siebie:
Projektowanie kanału przepływu w celu optymalizacji
Aidro Hydraulics, włoska firma, wykorzystuje technologię selektywnej topnienia laserowego (SLM), aby wewnętrzny kanał przepływowy bloku zaworu hydraulicznego w zakrzywiony kształt z zaokrąglonymi zakątkami. Pozbywa się to ślepych miejsc spowodowanych starszymi metodami. Ta zmiana zmniejsza odporność na płyn o 40% i utratę ciśnienia o 25%, a także powstrzymuje brudu przed gromadzeniem się i powodowania awarii uszczelnienia. Na przykład jego blok zaworu ze stali nierdzewnej 3D - przecina objętość o 60% w porównaniu ze standardowymi projektami podczas regulacji pojedynczego cylindra działania i ciężaru z 30 kilogramów do 5 kilogramów, co znacznie zwiększa elastyczność operacyjną.
Duży krok naprzód, jak działają materiały
Metal 3D Printing umożliwił użycie wysokich materiałów wydajnościowych -, takich jak stopy tytanowe, stopy temperaturowe oparte na niklu - i stale martenzytyczne w przemyśle. Niemiecka grupa Liebherr utworzyła wydrukowaną przez 3D hydrauliczną część hydraulium tytanowego ze stopu hydraulium dla Airbus A380, która jest o 35% lżejsza i ma wytrzymałość na rozciąganie 980 MPa i żywotność zmęczenia ponad 12 milionów cykli testowych. Ponadto, poprawiając proces obróbki cieplnej, gęstość części drukowanych 3D może osiągnąć 99,5%, co jest prawie tak wysokie, jak w przypadku kutych części i jest wystarczająco mocne, aby pracować w systemach hydraulicznych, które działają przy wysokim ciśnieniu (ponad 250 barów).
Drukowanie z więcej niż jednym rodzajem materiału
Nowa technologia drukowania 3D Liquid Metal 3D umożliwia łączenie części hydraulicznych w sposób, który działa. Na przykład możesz wytwarzać ciała zaworów hydraulicznych z zbudowanymi - w czujnikach, które mogą monitorować ciśnienie i temperaturę płynów w czasie rzeczywistym przez drukowanie kompozytowe niskie - topienie - galutowe galus - stopy i stopy stali nierdzewnej. Daje to inteligentne obsługę danych systemów hydraulicznych.
2. Zmiana sposobu tworzenia rzeczy: od „długiego cyklu” na „szybką iterację”
Projektowanie, rzucenie, maszyna, montaż i testowanie typowych części hydraulicznych może potrwać od 6 do 12 miesięcy. Metalowe drukowanie 3D umożliwia „projektowanie jako produkcja”, łącząc cyfrowy projekt i produkcję addytywną w sposób, który przyspiesza rozwój.
Lekka i optymalizacja topologii
Poprzez optymalizację topologii University of Pennsylvania łączy 17 części w jedną strukturę za pomocą drukowanych 3D Hydrauliczne kolektory wykonane ze stopu Inconel 718. To obniża wagę o 70%. Jednak błąd dokładności wewnętrznego kanału przepływu jest utrzymywany w granicach ± ​​0,05 mm przy użyciu weryfikacji skanowania CT i przechodzi test ciśnienia 250bar.
Mała gospodarka partii
Drukowanie 3D jest o 60% tańsze niż tradycyjne metody produkcji niestandardowych części hydraulicznych. AIDRO używał drukowania 3D, aby stworzyć zintegrowany kolektor ze stopu aluminium dla maszyn rolniczych, który jest o 50% mniejszy i o 75% lżejszy. Koszt każdego przedmiotu wzrósł o zaledwie 15%, a nie było żadnych opłat za otwieranie pleśni. Ta technika „on - popyt” skraca czas potrzebny na dostarczanie części hydraulicznych z miesięcy do dni.
Integracja funkcji
Dominują moc płynów w USA zmieniła drukowaną zawór serwo w 3D, aby połączyć 20 części w 3. To zmniejszyło objętość o 25% i wagę o 15%. Jednocześnie znamionowe natężenie przepływu wzrasta o 25%, a ilość wycieku spadła o 20% dzięki optymalizacji kanału wewnętrznego. Korpus zaworu ma kontroler elektroniczny i siłownik hydrauliczny, który razem tworzą elektromechaniczną zintegrowaną jednostkę hydrauliczną. Ułatwia to łączenie i dbanie o system.
3. Używanie w branży: od „laboratorium” do „skalowania”
Proces tworzenia metalowego drukowania 3D bardziej komercyjnego w obszarze hydraulicznym przyspiesza. Na przykład w polu lotniczym Airbus i Liebherr pracują razem, aby używać części hydraulicznych stopu tytanu w 3D w systemie lądowym A380, co sprawia, że ​​jest o 3% bardziej wydajny. COMAC C919 ma wydrukowane przez platynowe lite 3D stopu z tytanu hydrauliczne złącza rurociągowe, które przechodzą testy w zakresie zdatności i mają siłę zmęczeniową 92% sfałszowanych części dzięki technologii udoskonalania ziarna.
Przemysł samochodowy
Wydrukowane tytanowe tłoki stopowe 3D - pojazdu wyścigowego Porsche 911 GT2 RS zostały zoptymalizowane z wewnętrznymi kanałami chłodzenia w celu zwiększenia energii silnika o 30 koni mechanicznych. Ponadto części drukowane 3D dla hydraulicznego systemu zawieszenia sprawiają, że podwozie samochodowe reagują o 40% szybciej, co jest niezbędne, aby autonomiczna jazda do pracy.
Branże ciężkie i energetyczne
Zoomlion używał bloków zaworów hydraulicznych 3D - na dźwigach, które mogą podnieść 3000 ton. To sprawiło, że stacje pomp o 18% bardziej wydajne i zmniejszone zużycie energii o 15% poprzez optymalizację kanałów. W branży energetyki jądrowej wydrukowane 3D Tantalum Metal Hydraulics przeszły 100 000 testów pod wysokim ciśnieniem, co jest tym, co muszą wykonać czwarte reaktory jądrowe - generacji w trudnych warunkach.
4. Wyzwanie i przyszłość: od „przełomu technologicznego” do „rekonstrukcji ekologicznej”
Drukowanie metalowe 3D ma duży potencjał w branży hydraulicznej, ale nadal ma pewne problemy, jeśli chodzi o używanie go na szeroką skalę:
Tworzenie materiałów i procesów
W tej chwili dane wydajności dla części hydraulicznych drukowanych 3D są wszędzie i nie ma dla niego żadnego standardowego systemu. Na przykład odporność na korozję stali nierdzewnej 316L wykonanej przy użyciu metody SLM może zmienić nawet o 20% z powodu wariancji wielkości cząstek proszku i techniki skanowania. Aby pomóc w projektowaniu, należy skonfigurować branżową bazę danych.
Technologia Post - przetwarzanie i wykrywanie
Części drukowane 3D zwykle mają chropowatość powierzchni (wartość RA) 6 palców μm, którą należy obniżyć do mniej niż 0,8 μm przy użyciu elektrolitycznego polerowania lub mikro szlifowania w celu spełnienia standardów uszczelnienia hydraulicznego. Ponadto wysoki koszt skanowania CT przemysłowego (ponad 5000 juanów w przypadku jednej kontroli) utrudnia utrzymanie wysokiej jakości w dużej produkcji.
Wspólna współpraca, aby wymyślić nowe pomysły w łańcuchu przemysłowym
Sektor hydrauliczny musi stworzyć sieć dostawców sprzętu do drukowania 3D, dostawców materiałów i programistów. Na przykład AIDRO współpracowało z niemieckim EOS biznesowym w celu stworzenia specjalistycznego oprogramowania do projektowania komponentów hydraulicznych, które dodaje algorytmy optymalizacji kanału przepływowego do systemów CAD. To skraca czas projektowania o 70%.