W jaki sposób drukowanie metalowe 3D działa w komponentach produkcyjnych w warunkach temperatury wysokiej -?

一, duża zmiana cech materiałów: od „niemożliwego” na „super wydajność”
1. Bardzo precyzyjna kontrola mikrostruktury
Szybka szybkość chłodzeniaDrukowanie metalowe 3D(do 10 ³–10 ⁷ stopnia /s) całkowicie przekształcił sposób, w jaki odlewanie do pracy, co było przez rozwój dendrytyczny. Stopy temperaturowe oparte na niklu - są dobrym przykładem. Tradycyjne metody wymagają wielu tygodni chemicznej homogenizacji obróbki cieplnej z powodu segregacji dendrytycznej. Jednak drukowanie 3D bezpośrednio tworzy małe struktury ziarna komórkowego, co oznacza, że ​​faza homogenizacji nie jest potrzebna. Przetwarzanie ciepła kierunkowego może również precyzyjnie kontrolować rozmiar „wytrącania fazowego do poziomu nanoskali. NASA oceniła drukowane 3D nikiel - Ostrza turbiny na bazie i stwierdzili, że zachowały 98% swojej pierwotnej wytrzymałości w wysokiej temperaturze 1600 stopni. Jest to 15% silniejsze niż tradycyjne odkuwki.
2. kompozyt z gradientem różnych materiałów
Drukowanie 3D może zmienić skład materiałów w sposób gradientowy, aby zaspokoić potrzeby wydajności różnych części komponentów temperaturowych -. Zespół utworzył oparty na opartym na kobalcie - oparty na dysku kompozytowym turbiny na bazie turbiny na bazie, który jest zarówno odporny na pełzanie - i ma długą żywotność zmęczeniową. Zrobili to za pomocą technologii mieszania proszku online, aby obszar podstawowy dysku był wysoki - stop siły cobalt - stop oparty na oparciu o wysokość - temperaturę - stop opornych na nikło-. Funkcja „Jeden materiał do wielu zastosowań” obniża koszt jednego kawałka o 40% oraz czas potrzebny do nauki i wyprodukowania go o 60%.
3. Tworzenie nowych systemów stopów
Zespół Instytutu Metalów Chińskiej Akademii Sciences wykorzystał technologię laserowego złoża proszkowego (LPBF), aby stworzyć al - fe - v - si - sc aluminium stopu aluminium. Nadal ma wytrzymałość na rozciąganie 450 MPa przy 400 stopnia, co wypełnia szczelinę wydajności tradycyjnych stopów aluminium w zakresie temperatur 200-450 stopni. Głównym przełomem jest:
Struktura kompozytowa amorficzna/krystaliczna: środek topniowej basenu szybko chłodzi, tworząc sieć amorficzną, która utrudnia przemieszczenie.
Multi - Wzmocnienie fazy opadów: Al ₈ Fe ₂ SI, Al ₁ V i inne fazy Nano współpracują ze sobą na interfejsie AL ∝ SC, aby zatrzymać się zgruby w wysokich temperaturach.
Scandium Element Control Ginarge Control: Element SC udaje się ziarna i utrzymuje granice ziarna na miejscu, czyniąc je o 70% mniej prawdopodobne, że po podgrzaniu.
2, nowe pomysły w procesie produkcyjnym: przechodzenie od „odejmowania” do „addytywnego”
1. Formowanie skomplikowanych struktur w jednym kawałku
W przeszłości wykonywanie wysokiej - składniki temperatury wymagało dziesiątek kroków do zebrania różnych części. Dzięki drukowaniu 3D możesz jednak bezpośrednio tworzyć skomplikowane funkcje, takie jak biomimetyczne struktury plastra miodu i konformalne kanały chłodzenia. Pewna firma lotnicza produkuje ostrza turbinowe, które są połączone z biomimetyczną strukturą chłodzenia plastra miodu. To sprawia, że ​​chłodzenie 40% bardziej skuteczne i podwaja życie ostrzy. Komora spalania silnika samolotu jest drukowana z podwójnymi kanałami chłodzenia warstwy za pomocą technologii topnienia wiązki elektronów (EBM). Po potraktowaniu gorącym naciskiem izostatycznym wysokie - wydajność pełzania temperatury jest tak dobra, jak wyniki odkuwek i przechodzi 3000-godzinny test na ławce.
2. Lekka i funkcjonalna integracja
Drukowanie 3D może powodować wysokie - Części temperaturowe 30% do 70% lżejsze dzięki projektowi optymalizacji topologii. Samochód wyścigowy Porsche 911 GT2 RS ma drukowane 3D tłoki ze stopu tytanu, które zbudowały - w kanałach chłodzących. Kanały te zwiększają moc silnika o 30 koni mechanicznych i zmniejszają wagę o 15%. Co ważniejsze, technologia drukowania materiałów Multi - pozwala umieścić części elektroniczne, takie jak czujniki i siłowniki prosto na metalowe podłoża, w ten sposób osiągnięto „inteligencję funkcji struktury”.
3. Rewolucja w zakresie konserwacji i regeneracji
Technologia Drukujca Energia w 3D (DED) może bardzo dokładnie naprawić części temperaturowe - z zlokalizowanymi uszkodzeniami. Technika okładziny laserowej jest stosowana przez pewną elektrownię do naprawy łopat turbiny gazowej . 3 d skanowanie zepsutych sekcji tworzy ścieżkę naprawy, a następnie ten sam proszek jest stopiony warstwa po warstwie. Po ustaleniu siła zmęczenia części sięga 95% nowych części, co oszczędza 700 000 juanów każdej naprawy.
3, zastosowania i problemy w branży: skok z laboratorium do branży
1. Przemysł samolotów jest kluczowym polem bitwy
Silnik samolotu: Dysza paliwowa silnika LEAP z GE Aviation łączy 20 części w jedną za pomocą drukowania 3D, co czyni go 200 stopni bardziej odpornym na ciepło, a pięciokrotnie dłużej -;
Silnik rakietowy: NASA przetestowała komorę ciągu wykonaną z drukowanego stopu aluminium 3D -, który wykorzystuje mechanizm chłodzenia regeneracyjnego, aby utrzymać temperaturę wewnętrznej ściany poniżej temperatury topnienia. Ta zwiększona gęstość ciągu o 30%.
Hypersonic Aircraft: Zespół wykonał część gorącej części stopu reniowego wolframu, która może poradzić sobie z nagłą wysoką temperaturą 3000 stopni. Jest to ważne materialne wsparcie dla broni hipersonicznej.
2. Nowe osiągnięcia w dziedzinie energii i przemysłu
Turbina gazowa: Siemens Energy 3D - komora spalania turbiny gazowej poprawia wydajność spalania o 2% i przecina emisję tlenku azotu o 15%, stosując projekt kanału przepływu biomimetycznego.
Wydrukowana rurka stopu z cyrkonium China National National Corporation 3D - dla sprzętu energii jądrowej jest trzykrotnie bardziej odporna na korozję w temperaturze o wysokości 400 stopni -, dzięki czemu reaktor jądrowy czwartej generacji jest bezpieczniejszy.
Bosch stworzył wirnik turbosprężarki z nadrukiem 3D dla przemysłu motoryzacyjnego, który sprawia, że ​​wirnik o 15% jest silniejszy w stosunku do pełzania i 40% szybciej, aby odpowiedzieć na 1200 stopni.
3. Ważne problemy i sposoby ich rozwiązania
Baza danych brakujących materiałów: Wytworzenie nowych stopów temperaturowych może potrwać nawet dwa lata oraz infrastrukturę dużych zbiorów danych do śledzenia, jak dobrze należy skonfigurować proces składu.
Kontrola stabilności procesu: Konstrukcja dyszy rakietowej wymagała ponad 200 zmian w jej parametrach i wymaga tworzenia systemów sterowania w - i zamkniętej - systemów kontroli pętli;
Wysokie wydatki po przetworzeniu: Dysk turbiny musi przejść przez siedem kroków, takich jak wsparcie, obróbka cieplna i obróbka. Kosztuje to 40% całkowitego kosztu i obejmuje tworzenie systemu materialnego przetwarzania nie -.
Zagrożenie dla środowiska i bezpieczeństwa: przetwarzanie proszku ścieków kosztuje 12% kosztów operacyjnych oraz należy wykonać nowe metody recyklingu i drukowania o mniejszej ilości pyłu.