Czy nadaje się do stosowania stopów na bazie niklu do drukowania 3D w produkcji przemysłowej?

Właściwości materialnych stopów niklu - obejmują ich „naturalną przewagę” polegającą na możliwości dobrej pracy w wysokich temperaturach.
Stopy oparte na niklu - (takie Inconel 625, Inconel 718, Hastelloy X i inni) mogą pozostać silne i opierać utlenianie i korozję w temperaturach od 650 do 1000 stopni Celsjusza. Główne korzyści z ich rdzenia pokazano w:
Stabilność w wysokich temperaturach: Gdy chrom (CR), molibdenum (MO), Niobium (NB) i inne metale są dodawane do stopów niklu -, tworzą grubą warstwę tlenkową, która może chronić przed utlenianiem i korozją w wysokich temperaturach. Na przykład Inconel 718 ma wytrzymałość na rozciąganie 1100 MPa przy 650 stopniach, co jest znacznie wyższe niż w przypadku typowych stopów aluminium i tytanu.
Stopy oparte na pełzanie i zmęczenie: stopy oparte na niklu - mogą pozostać stabilne pod długim - termin high - obciążenie temperatury z powodu mechanizmu wzmacniania opadów „faza (ni3 (al, ti)) i„ faza (ni3nb). Żywotność zmęczeniowa dysku turbiny w silniku samolotu jest ponad 20% dłuższa po wykonaniu drukowania Inconel 718 3 D niż z typowymi sfałszowanymi częściami.
Stabilność chemiczna: stopy oparte na niklu - są bardzo odporne na substancje żrące, takie jak woda morska i kwaśne gazy. Są one często używane w inżynierii morskiej i sprzęcie chemicznym.
Stopy oparte na niklu - doskonale nadają się do drukowania wysokich - z powodu tych cech. Jest to szczególnie prawdziwe w tworzeniu skomplikowanych struktur, które są trudne z tradycyjnymi metodami, co pokazuje, jak przydatne są jeszcze więcej.
Udoskonalanie procesu: „Rezonans techniczny” między stopami drukowania 3D i stopami niklu -
Kluczowe technologie, w tym przepływność materiału, kontrola naprężenia termicznego i optymalizacja mikrostruktury, są potrzebne do stopów opartych na niklu drukowania 3D -. Obecna procedura głównego nurtu osiągnęła poziom dojrzałości w swoich zastosowaniach:
Laserowe topienie złoża proszkowego (l - pbf):
Zaletą tego procesu: dużo energii w małym laserze kosmicznym może całkowicie stopić proszek z stopu na bazie niklu -, tworząc części o gęstości ponad 99,5%. Na przykład Hunan Huashu High Tech produkuje komponenty strukturalne lotnicze za pomocą L - PBF Nickel z drukowanym - wysokim - stopy topaków miodowych o temperaturze, które mają 750 × 195 × 1035 mm i 100 μm grubości.
Kontrola mikrostruktury: Można uzyskać najlepszą orientację ziarna i rozkład fazy opadów, zmieniając między innymi moc laserową i prędkość skanowania. Korzystając z L - PBF, technologia Avic Maite Additive wydrukowała części dla drona Quadcopter IN718. Po obróbce cieplnej wielkość fazy „” jest taka sama, a wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1300 MPa.
3DP: Spryskiwanie kleju
Równowaga między kosztami a wydajnością: Metoda 3DP wykorzystuje spoiwo do selektywnego wiązania proszków metali. Następnie proszki są rozkładane i spiekane, aby uzyskać produkt końcowy. To sprawia, że ​​jest to dobre dla dużej produkcji skali -. Korzystając z technologii 3DP, Exone drukuje części przemysłowe wykonane ze stopów niklu -. Oszczędza to 40% w porównaniu do L - PBF i sprawia, że ​​chropowatość powierzchni (RA jest mniejsza lub równa 6,3 μm) zaspokaja potrzeby funkcjonujących części.
Szybkość użycia materiałów: Technika 3DP odzyskuje ponad 95% proszku, co znacznie ogranicza marnotrawstwo materiałowe. Na przykład w Shanghai Aerospace Technology Research Institute zatrudnia 2DP -kobaltowe silniki silnika strzałego chromu, które obniżają koszty materiałów o 30% w porównaniu z tradycyjnym odlewem. Wspólny przypadek użycia jest przechodzi od „laboratorium” do „skali”.
Nickel - Drukowanie stopu 3D zostało użyte na znaczącej skali w wielu wysokich - końcowych przemysłu przemysłowego. Jego wartość jest pokazana w lepszej wydajności, krótszych czasach cyklu i większej swobody projektowej.
Aerospace: Części do turbin: Nickel - Blogi ze stopu na bazie Turbiny na podstawie L - PBF są używane przez produkcję dodatków Guangzhou Sailong. Poprawiając konstrukcję kanałów chłodzących wewnątrz, wydajność chłodzenia wzrasta o 15%, a żywotność ostrzy wzrasta o 30%.
Część struktury Hot End: NASA wykorzystuje komorę spalania wykonaną z GRCOP - 84 Miedziana nikiel stopu wydrukowana przez L-PBF. Ten stop może obsługiwać wysokie temperatury, co pomaga komorze ciągu stale działać na poziomie 1200 stopni.
Narzędzia energetyczne:
NASA HR - nuklearna pomieszczenie napędu termicznego została wykonana za pomocą technologii Avic Maite Additive przy użyciu procesu LP - ded (laserowe osadzanie energetyczne). Ma konstrukcję przejścia gradientu stopu niklu i stopu cyrkonu, który może obsługiwać bardzo wysoki poziom promieniowania.
Turbina gazowa: Siemens Energy łączy 20 typowych części w jedną przy użyciu dysz na oparciu o spalanie stopu na bazie stopu z wydrukowanym 3D -. To skraca czas montażu o 80% i emisję NOx o 20%.
Inżynieria oceanograficzna:
Zawór dla głębokiego morza: stal nierdzewna 316L i stop na bazie niklu - są używane do uczynienia zaworu trwało dłużej w wysokiej wodzie morskiej wysokiej -. Złożona technika drukowania 3D sprawia, że ​​trwa 15 lat zamiast 5.
Analiza ekonomiczna: od „wysokiego kosztu” do „optymalizacji cyklu całego życia”
Nikiel - proszek na podstawie stopu na bazie stopu jest dość drogi (około 500–2000/kg), ale drukowanie 3D tworzy duże postępy ekonomiczne na następujące sposoby:
Oszczędzanie kosztów poprzez optymalizację projektowania: Wykorzystanie struktury optymalizacji topologii może zmniejszyć zużycie materiału o 30% do 50%. Na przykład platyna wykonała wspornik ze stopu niklu - dla określonego rodzaju drona, który jest 45% lżejszy i 20% sztywniejszy dzięki biomimetycznej strukturze sieci.
Spraw, aby cykl badań i rozwoju krótszy: Zwykle wykonanie nowego ostrza turbiny zwykle zajmuje od 12 do 18 miesięcy, ale drukowanie 3D i cyfrowe technologie podwójne mogą zmniejszyć ten czas do 3 do 6 miesięcy. Xi'an Bolite stworzył tytan - aluminiowy dysk turbinowy dla firmy lotniczej, która zajęła tylko 45 dni od projektu do testowania.
Obniż koszty utrzymywania części zamiennych: drukowanie 3D sprawia, że ​​„- Produkcja popytu” możliwa i ogranicza zapasy części zamiennych. Boeing zaczął korzystać z dysz aluminiowych na bazie stopu na oparciu o stopie 3D -, które obniżyły koszty zapasów o 60% i czasy dostawy z 12 tygodni do 1 tygodnia.