Načela in klasifikacija tehnologije 3D tiskanja kovin
S plastjo za plastjo zlaganjem kovinskega prahu ali žic tehnologija kovinskega 3D-tiskanja spremeni modele CAD v dejanske modele. Neposredno kovinsko lasersko sintranje (DMLS), prvi patent za 3D-tiskanje kovin, je v devetdesetih letih pridobil EOS Nemčija. Te štiri tehnike – fuzija s plastjo prahu, brizganje lepila, neposredno nanašanje energije in iztiskanje materiala – večinoma opredeljujejo 3D-tiskanje kovin, kakršno je zdaj.
DMLS, selektivno lasersko taljenje (SLM) in taljenje z elektronskim žarkom (EBM) skupaj sestavljajo fuzijo prahu. Te tehnologije plast za plastjo konstrukcije z uporabo laserskih ali elektronskih žarkov, taljenje kovinskega prahu. Medtem ko lahko EBM izdela skoraj vse geometrijske oblike z veliko natančnostjo, vključno z zahtevnimi materiali za strojno obdelavo, kot so titanove zlitine in nikljeve visokotemperaturne zlitine, se DMLS lahko uporablja za izdelavo predmetov iz skoraj vseh kovinskih zlitin, SLM ustvarja natisnjene predmete, ki so precej gosti in močni. .
Uporaba brizgalnega tiskalnika za kapljanje lepila na kovinsko prašno podlago, razprševanje lepila - kot je fuzija z več curki (MJF) in razprševanje nanodelcev (NPJ - postopoma strdi prah plast za plastjo, tako da nastane celoten izdelek. S to metodo je mogoče izdelati večje dele , ki lahko deluje pri sobni temperaturi brez potrebe po podpornih strukturah.
Neposredno nanašanje energije zajema lasersko nanašanje materiala (LMD), aditivno proizvodnjo oblokov (WAAM) in neposredno nanašanje kovin (DED). Te metode iztisnejo kovinski prah ali žico in jo takoj nanesejo na udarec z visoko energijo, taljenje in gradnjo plast za plastjo. Medtem ko lahko LMD učinkovito uporablja materiale za tiskanje z visoko gostoto in visoko mehansko zmogljivostjo, lahko DED obnovi polomljene kovinske dele in doda nove komponente.
Uporaba polimernih filamentov ali žic, impregniranih z majhnimi kovinskimi delci, za tiskanje plast za plastjo in naknadno taljenje kovinskih delcev v trdno kovino s postopki razmaščevanja in sintranja, ekstrudiranje materiala – kot je modeliranje z zlitjem nanosa (FDM) in izdelava varovalke (FFF – omogoča to).
Kovinski 3D tisk, uporabljen v lahkem dizajnu
Tehnologija kovinskega 3D-tiskanja, ki je večinoma predstavljena v naslednjih funkcijah, ima velike prednosti pri lahki zasnovi letalskih delov.
Načrtovanje strukturne optimizacije: kompleksne geometrijske oblike delov, vključno z votlimi mrežastimi strukturami, votlimi sendvič/tankostenskimi ojačanimi konstrukcijami, integriranimi strukturami in topološko optimiziranimi strukturami, je mogoče neposredno izdelati s kovinskim 3D-tiskanjem. Te strukturne oblike zmanjšajo porabo materiala, hkrati pa ohranijo ali povečajo strukturno moč, s čimer dosežejo lahko zasnovo.
Votla sendvič/tankostenska ojačana konstrukcija, ki jo sestavljajo tanke plošče in debela jedra, lahko porazdeli zunanje napetosti, poveča upogibno togost in trdnost ter prihrani težo.
Konstrukcija prazne rešetke: moč, togost in žilavost je mogoče uravnotežiti s spreminjanjem relativne gostote in razporeditve enotskih celic mreže, s čimer se zmanjša teža za več kot 70 %.
Celostno strukturiran Struktura za optimizacijo topologije: uporaba matematičnih metod za iskanje optimalne konstrukcijske zasnove s spreminjanjem notranje strukture objekta, z zmanjšanjem porabe materiala ob ohranjanju strukturne trdnosti. Združite več delov v eno celoto, tako da zmanjšate povezovalne strukture, kot so prirobnice in zvari, poenostavite postopek sestavljanja in optimizirate funkcionalno zasnovo.
Izboljšanje zmogljivosti in izbira materialov: Uporaba v vesolju bi bila zelo primerna za različne lahke kovinske zlitine, vključno z zlitinami titana in aluminijem, ki imajo visoko trdnost in nizko gostoto ter so zato zelo primerne za tehnologijo 3D-tiskanja kovin. Z optimalnimi tiskarskimi parametri in tehnikami toplotne obdelave so dodatno izboljšane mehanske lastnosti in obstojnost materialov.
hitra izdelava prototipov in popravilo: Hitra izdelava prototipnih delov, ki jo omogoča tehnologija 3D-tiskanja kovin, pomaga oblikovalcem potrditi sveže oblikovalske zamisli. Hkrati lahko tudi skrajša cikle popravil, zniža proizvodne stroške, doseže hitro izdelavo komponent in natančno popravilo poškodovanih delov.
Posebne situacije uporabe
Z uporabo tehnologije 3D-tiskanja kovin lahko na primer letalski motorji proizvajajo zapletene strukturne komponente, vključno z zgorevalnimi komorami in turbinskimi lopaticami. Te komponente so bile izboljšane, da zmanjšajo porabo materiala, hkrati pa izboljšajo zmogljivost in vzdržljivost. Poleg tega je dosegljiv s pomembnimi deli, vključno s podvozjem in nosilci letala. Te komponente niso le majhne, temveč tudi povečajo nosilnost in vzdržljivost s pomočjo optimizacije strukturne zasnove. Tehnologija kovinskega 3D-tiskanja lahko tudi zmanjša proizvodne stroške, poenostavi proizvodne tehnike ter zmanjša sestavne strukture in kompleksnost.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-exchanger.html