1 Pregled kovinske tehnologije 3D tiskanja
3D-tiskanje kovin, včasih imenovano tudi aditivna proizvodnja kovin, je tehnika, pri kateri se tridimenzionalne stvari ustvarijo s plastjo za plastjo zlaganjem kovinskega prahu ali žic. 3D-tiskanje kovin ponuja nižje proizvodne stroške, krajše razvojne cikle in večjo svobodo oblikovanja kot običajno ulivanje, kovanje ali mehanska obdelava. Lahko se prilagodi dejanskim potrebam in doseže integrirano oblikovanje zapletenih geometrijskih oblik.
Dve vidni uporabi tehnologije 3D tiskanja kovin pri izdelavi lopatic letalskih turbin sta usmerjeno nanašanje energije (DED) in selektivno taljenje v plast prahu (PBF.). Direktno lasersko sintranje kovin (DMLS), lasersko selektivno taljenje (SLM), taljenje z elektronskim žarkom (EBM) itd. so del postopka PBF. Z laserjem ali elektronskim žarkom segrejejo kovinski prah do tališča in tako dosežejo zlaganje plast za plastjo. Postopek DED nenehno dodaja kovinske žice ali prah na gradbeno ploščad, potem ko jih selektivno tali z uporabo laserskih žarkov, elektronskih žarkov, plazme ali obloka kot virov toplote.
2 Kovinski 3D-tiskanje izboljša delovanje lopatic letalske turbine
Izboljšajte strukturo rezil.
Ponavadi imajo zapletene površine proste oblike, lopatice letalskih turbin zahtevajo precej visoko natančnost izdelave. Natančnejše in sofisticirane oblike rezil, ki jih omogočajo kovinske tehnologije 3D tiskanja, pomagajo povečati aerodinamično zmogljivost. Natančen nadzor postopka tiskanja omogoča izdelavo rezil z zapletenimi hladilnimi kanali in učinkovitimi izolacijskimi prevlekami, kar močno poveča njihovo odvajanje toplote in temperaturno nosilnost.
Za aeroprofile turbinskih lopatic je GE na primer dosegel zasnovo večplastnih zunanjih sten z uporabo aditivnega izdelave. Ta konstrukcija poveča temperaturno nosilnost originalnih turbinskih lopatic, s čimer izboljša njihovo hladilno zmogljivost in s tem temperaturo delovanja motorja. Trenutno je predmet raziskav in glavna prednost tehnologije 3D tiskanja kovin pri proizvodnji lopatic letalskih turbin je ta učinkovitejša metoda zračnega hlajenja.
Povečajte učinkovitost materiala.
Visoko zmogljive zlitine, kot so titanove zlitine, visokotemperaturne zlitine na osnovi niklja itd., se lahko uporabljajo v tehnologijah 3D tiskanja kovin. Ti materiali lahko prenesejo odlične pogoje delovanja in imajo izjemne mehanske lastnosti ter odpornost proti oksidaciji. Z natančnim nadzorom mikrostrukture in velikosti zrn materialov tehnologija 3D tiskanja kovin pomaga povečati njihove mehanske lastnosti.
Raziskovalci MIT so odkrili, da dodajanje dodatnih stopenj toplotne obdelave pomaga, da se drobna zrna 3D-natisnjenih materialov pretvorijo v večja "stebrasta" zrna, bolj robustne mikrostrukture in lahko zmanjšajo potencial lezenja materiala. Ta razvoj odpira pot za industrijsko 3D-tiskanje lopatic plinskih turbin, kar omogoča, da 3D-natisnjene lopatice ohranijo boljšo prožnost in vzdržljivost v zelo vročem okolju.
Prepoznajte lahko arhitekturo.
Z maksimiranjem strukture in porazdelitve materiala rezil lahko tehnologija kovinskega 3D-tiskanja doseže lahek dizajn in s tem nižjo težo brez ogrožanja zmogljivosti. To je zelo pomembno za učinkovitost letenja letala in izboljšanje porabe goriva. Na primer, turbinske lopatice iz zlitine titana in aluminija, izdelane s tehnologijo 3D-tiskanja kovin, so skoraj polovico manjše od običajnih lopatic iz zlitin na osnovi niklja, kar močno zmanjša porabo goriva in onesnaževala.
Prerežite cikel razvoja in znižajte stroške.
Hitra proizvodnja prototipov in prilagojena proizvodnja, ki ju omogoča tehnologija 3D tiskanja kovin, bi lahko močno skrajšala razvojni cikel lopatic letalske turbine. Neposredno tiskanje zapletenih geometrijskih oblik pomaga odpraviti številne postopke in stroške kalupov pri običajnih proizvodnih metodah, s čimer se znižajo proizvodni stroški. Poleg tega, da obravnava individualizirane zahteve po prilagajanju letalskega sektorja, lahko tehnologija kovinskega 3D-tiskanja doseže tudi proizvodnjo majhnih serij in več različic.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-milling-cutter-tools.html