Kako kovinski 3D tiskanje deluje v proizvodnih komponentah pod visokimi - temperaturnimi pogoji?

一, velika sprememba lastnosti materialov: od "nemogoče" do "super uspešnosti"
1. zelo natančen nadzor mikrostrukture
Hitrost hlajenjakovinski 3D tiskanje(do 10 ³–10 ⁷ stopinj /s) je v celoti spremenil način dela v delo, ki je bil z dendritičnim razvojem. Nikelj - na osnovi visokih - temperaturne zlitine so dober primer. Tradicionalne metode potrebujejo veliko tednov toplotne obdelave kemijske homogenizacije zaradi dendritične segregacije. Vendar 3D tiskanje neposredno ustvarja majhne celične zrnje, kar pomeni, da faza homogenizacije ni potrebna. Usmerjena toplotna obdelava lahko prav tako natančno nadzoruje velikost faznih padavin do ravni nanoseke. NASA je ovrednotila 3D -tiskani nikelj - zlitine turbine na osnovi turbine in ugotovili, da so obdržali 98% svoje prvotne moči pri visoki temperaturi 1600 stopinj. To je 15% močnejše od tradicionalnih odkupnin.
2. kompozit z gradientom različnih materialov
3D tiskanje lahko na gradientni način spremeni sestavo materialov, da zadovolji potrebe po zmogljivosti različnih delov visokih - temperaturnih komponent. Ekipa je ustvarila kobalt - na osnovi/nikelj - sestavljen turbinski disk na osnovi turbinskega diska, ki je tako ležeč - odporen in ima dolgo življenjsko dobo utrujenosti pri 1200 stopinjah. To so storili z uporabo spletne tehnologije mešanja prahu, da je osnovno območje diska postalo visoko - jakost kobalt - zlitina na osnovi in ​​rob diska visoka - temperature - odporna zlitina -. Funkcija "One Material za večkratno uporabo" znižuje stroške enega samega kosa za 40% in čas, ki je potreben za študij in proizvodnjo za 60%.
3. Izdelava novih sistemov zlitin
Kitajska akademija znanosti 'Inštitut za kovinske ekipe je uporabila lasersko prašno posteljno fuzijo (LPBF) za izdelavo al - fe - v - si - sc aluminum zlitina. Še vedno ima natezno trdnost 450MPA pri 400 stopinjah, kar zapolni vrzel v tradicionalnih aluminijevih zlitinah v temperaturnem območju 200-450 stopinj. Glavni preboj je:
Amorfna/kristalna kompozitna struktura: Središče bazena taline se hitro ohladi in tvori amorfno omrežje, ki dišicam otežuje potovanje.
Multi - Faza padavine za krepitev lestvice: Al ₈ fe ₂ Si, Al ₁ V, in druge faze nano delujejo skupaj na vmesniku Al ∝ SC, da se pri visokih temperaturah ustavijo.
Skandijev element mejnega nadzora: Element SC izpopolni zrna in drži meje zrnja na mestu, zaradi česar je 70% manj verjetno, da se bodo ob segrevanju razpokali.
2, nove ideje v proizvodnem procesu: od "odštevanja" do "aditivni"
1. oblikovanje zapletenih struktur v enem kosu
V preteklosti so za sestavljanje različnih delov potrebne visoke komponente temperature -. S 3D tiskanjem pa lahko neposredno naredite zapletene funkcije, kot so biomimetične strukture satja in konformni hladilni kanali. Določeno vesoljsko podjetje izdeluje turbinske lopatice, ki so povezane z biomimetično hladilno strukturo satja. Zaradi tega je hlajenje 40% bolj učinkovito in podvoji življenjsko dobo rezil. Obloga zgorevalne komore zrakoplova je natisnjena z dvojnimi - hladilnimi kanali s pomočjo tehnologije Electron Beam Taljenje (EBM). Po zdravljenju z vročim izostatičnim stiskanjem je visoka - zmogljivost temperature tako dobra kot v odkupih in opravi 3000-urni test klopi.
2. lahka in funkcionalna integracija
3D tiskanje lahko z zasnovo topologije optimizacijo naredi visoko - temperaturne dele 30% do 70% lažji. Porsche 911 GT2 RS Racing Car ima 3D -tiskane titanijeve zlitine, ki so v hladilnih kanalih zgradili -. Ti kanali povečujejo izhod motorja za 30 konjskih moči in zmanjšujejo težo za 15%. Še pomembneje pa je, da več - tehnologija tiskanja materiala omogoča, da elektronske dele, kot so senzorji in aktuatorji, postavite na kovinske podlage, tako da je dosežena "struktura funkcijske inteligence".
3. Revolucija v vzdrževanju in predelavi
3D -tiskana usmerjena tehnologija nalaganja energije (DED) lahko zelo natančno pritrdi visoke - temperaturne dele z lokalizirano škodo. Laserska tehnika obloge uporablja določena elektrarna za pritrditev rezil plinske turbine . 3 d Skeniranje pokvarjenih odsekov naredi pot popravila, nato pa isti prah topi plast s plastjo. Po pritrditvi se moč utrujenosti delov vrne na 95% moči novih delov, kar prihrani 700.000 juanov vsako popravilo.
3, Uporaba in težave v industriji: skok iz laboratorija v industrijo
1. letalska industrija je ključno bojišče
Letalski motor: Šoba za skok za gorivo Leap iz GE Aviation združuje 20 delov v enega s pomočjo 3D -tiskanja, zaradi česar je 200 stopinj bolj odporen na toploto in petkrat daljše - trajno;
Rocket Engine: NASA je preizkusil potisno komoro iz 3D - tiskane aluminijeve zlitine, ki uporablja regenerativni mehanizem hlajenja, da ohrani temperaturo notranje stene pod tališčem. To je povečalo gostoto potiska za 30%.
Hipersonična letala: Ekipa je naredila vročega končnega dela volframove zlitine, ki lahko prenese nenadno visoko temperaturo 3000 stopinj. To je pomembna materialna podpora za hiperzvočno orožje.
2. Nova dogajanja na področjih energije in industrije
Plinska turbina: 3D Siemens Energy 3D - tiskana plinska turbina zgoreva komora izboljša učinkovitost zgorevanja za 2% in z uporabo biomimetičnega pretočnega kanala zmanjša emisije dušikovega oksida za 15%.
Kitajska nacionalna jedrska korporacija 3D - tiskana cev za obloge cirkonijeve zlitine za opremo za jedrsko energijo je trikrat bolj odporna proti koroziji v 400 stopinj visoki - temperaturni pari, zaradi česar je jedrski reaktor četrte generacije varnejši.
Bosch je za avtomobilsko industrijo naredil 3D -tiskani rotor turbopolnilnika, zaradi česar je rotor za 15% močnejši proti lezenju in 40% hitrejši, da se odzove na 1200 stopinj.
3. Pomembni problemi in načini njihovega reševanja
Baza podatkov o manjkajočih materialih: Za izdelavo novih visokih temperaturnih zlitin - lahko traja do dve leti in veliko podatkovno infrastrukturo za sledenje, kako dobro deluje postopek kompozicije.
Nadzor stabilnosti procesa: Zasnova raketne šobe je zahtevala več kot 200 sprememb v njegovih parametrih in potrebuje ustvarjanje v - spremljanju in zaprt - krmilni sistemi za zanko;
Visoki stroški po obdelavi: turbinski disk mora iti skozi sedem korakov, kot so podpora, toplotna obdelava in obdelava. To stane 40% skupnih stroškov in vključuje ustvarjanje materialnega sistema za obdelavo, ki ni -.
Okoljska in varnostna tveganja: Obdelava prahu odpadne kovine stanejo 12% operativnih stroškov, nove metode za recikliranje in tiskanje z manj prahu pa je treba narediti.