Jaka jest zasada robocza metalowego drukowania 3D w sprzęcie przemysłowym?

Serce technologii: zmiana produkcji od odejmowania do produkcji addytywnej
Najważniejsza częśćDrukowanie metalowe 3Dodkłada metalowe składniki we właściwy sposób, które są wykonywane bezpośrednio przez modele cyfrowe. To całkowicie zmienia typowy cykl produkcji „Zespół przetwarzania pustego”. Sprzęt Platinum BLT - S1500 ma 10-letni synchroniczny system skanowania, który pozwala mu wydrukować z najwyższą dokładnością 0,06 mm na warstwę w komorze formującej się o szerokości 1,5 metra. W swoim przepływie pracy są cztery główne kroki:
Modelowanie i krojenie w formie cyfrowej: Użyj oprogramowania CAD do tworzenia modeli 3D, a następnie użyj oprogramowania do krojenia, takiego jak Magics, aby przekształcić je w pliki STL, które można odczytać. Ustaw grubość warstwy na 0,02–0,1 mm zależne od właściwości materiału.
Wstępna obróbka proszku: Sprzęt rozprzestrzeniający proszek równomiernie rozprzestrzenia sferyczny stop tytanowy proszek na stole warsztatowym w środowisku próżni lub obojętnego gazu. Grubość warstwy jest kontrolowana w granicach ± ​​5 μm.
Selektywne topienie z wysoką wiązką energii -: urządzenie galwanometru laserowego porusza się z prędkością 20 m/s nad prądem krzyżowym warstwy -, topiąc proszek w pulę ciekłego metalu. Konwekcja Marangoni następnie pomaga metalowi stać się gęstszym i umacniać.
Warstwa według formowania układania warstwy: Batch warstwa jest obniżany przez grubość jednej warstwy, a cykl osadzania proszku, topnienia i zestalania jest powtarzany, aż do powstania metalowego obiektu o gęstości zbliżonej do 100%.
Ten nowy sposób tworzenia rzeczy podniósł wskaźnik wykorzystania materiału z 10–20%w starych metodach do ponad 90%. Na przykład wersja z nadrukiem 3D głównego łożyska wiatrowego GE jest o 40% lżejsza niż kute części i skraca czas rozwoju od 18 miesięcy do 3 miesięcy. Pięć podstawowych procedur różni się od siebie pod względem technologii.
Istnieją obecnie dwa podstawowe rodzaje technologii drukowania metalowego 3D w przemyśle: topienie złoża proszkowego i osadzanie energii kierunkowej. Istnieją duże rozróżnienia między nimi pod względem ich cech technologicznych i sytuacji, w których można je użyć:
1. Metoda topnienia proszku
Selektywne topienie laserowe (SLM): może wycinać stopy tytanowe, stopy na bazie niklu - i stali nierdzewnej 17-4ph z laserami z włókien, które zużywają 1000 do 2000 W mocy i dynamiczne lustra ogniskowe, aby stworzyć miejsce o szerokości 0,05 mm szerokości. Podwójna technologia laserowa Platinum Technology sprawiła, że ​​drukowanie o 200% szybciej i obniżyła koszty wytwarzania dysz paliwa silnika lotniczego o 65% dla każdego komponentu.
Selektywne topienie wiązki elektronów (EBSM) to metoda, która wykorzystuje wiązkę elektronów o długości 30 kW do pracy w próżni i skanowania z prędkością 8 m/s. Najlepiej jest pracować z metalami o wysokich temperaturach topnienia, takiego tantalu i wolframu. Siemens Energy wykorzystuje tę technologię do wytwarzania arkuszy rur generatora parowego. Obcina liczbę spoin z 127 do 3 i obniża niebezpieczeństwo wycieków o 90%.
Kierunkowana metoda osadzania energii laser w pobliżu tworzenia netto (soczewka): Konseksualny system karmienia proszku wysyła metalowy proszek o średnicy 45–106 μm do obszaru ogniskowania lasera w celu wytwarzania materiałów gradientowych. Korzystając z tej technologii, Honeywell stworzył dysk turbinowy TI6AL4V/Inconel 718, który jest trzykrotnie bardziej odporny na zmęczenie termiczne.
Produkcja addytywna łuku (WAAM): Ta metoda wykorzystuje łuk spawalnicza MIG/TIG jako źródło ciepła i może zdeponować do 8 kg/h, co czyni go dobrym tworzeniem masywnych części strukturalnych. Technologia drukowania 3D dla wałków napędowych morskich wykonanych przez CSIC 725 obniżyła koszty materiałów o 40% i przyspieszyła produkcję o 70%.
Duże kroki naprzód w naukach materiałowych
System materiałowy do drukowania metalowego 3D zmienia się z standardowych stopów na funkcjonalne i inteligentne:
Opracowanie stopów wydajnościowych -: Shagang Group stworzyła oparty na gtd222 niklu - stop temperatury - w odpowiedzi na popyt w branży lotniczej. Ma wytrzymałość na rozciąganie 1200 MPa przy 650 stopniach, co jest o 25% wyższe niż typowy materiał GH4169.
Technologia kompozytowa Multi -: Zmieniając rozmiar cząstek proszku (na przykład proszek podstawowy 45 μm i proszek o rafinowanym 15 μm), wielkość ziarna stopu tytanowego można zmniejszyć z 50 μm do 10 μm, co daje mu żywotność zmęczeniową więcej niż 10 ⁷.
Używając inteligentnych materiałów: Aby wykonać zawór adaptacyjny, który może automatycznie zmienić jego otwarcie między 40 a 80 stopni, cząsteczki stopu pamięci kształtu są wszczepiane ze stali nierdzewnej 316L. Niedokładność jest utrzymywana do ± 0,5 stopnia.
Głęboka penetracja do klasy przemysłowej -
Trzy wysokie - końcowe obszary przemysłowe bardzo wykorzystały technologię drukowania metalowego 3D:
Aerospace: Samolot Airbus A350XWB ma drukowane 3D wsporniki stopu tytanu, które sprawiają, że struktura o 30% lżejsza i wydajność paliwa o 2%. Ultrafan Engine Project Rolls Royce wykorzystywał technologię drukowania 3D do zmniejszenia liczby łopat sprężarki z 36 do 18. To sprawiło, że wskaźnik masy - do - o 15%.
Narzędzia energetyczne: energia jądrowej czwartej generacji High - Generator reaktorów chłodzony gazem temperaturowym wykonany przez State Power Investment Corporation wykorzystuje rury na oparte na stopie przenoszenia ciepła na bazie stopu. To sprawia, że ​​wydajność przenoszenia ciepła 92%, która jest o 8 punktów procentowych wyższa niż tradycyjne projekty.
Grupa BMW użyła prasowych tac z aluminium z aluminium 3D w modelu pojazdu elektrycznego IX3. To sprawiło, że samochód o 12 kg lżejszy i zwiększył swój zasięg NEDC o 15 km.