Kakšno je delovno načelo kovinskega 3D tiskanja v industrijski opremi?

Srce tehnologije: premik v proizvodnji od odštevanja do aditivne proizvodnje
Najpomembnejši delkovinski 3D tiskanjeKovinske sestavine spuščajo na pravi način, ki ga izvajajo neposredno digitalni modeli. To popolnoma spremeni tipičen cikel proizvodnje "praznega montaže". Platinum BLT - S1500 Oprema ima 10-laserski sinhroni sistem za skeniranje, ki mu omogoča, da z najvišjo natančnostjo 0,06 mm na plast v obliki komore, ki je široka 1,5 metra. V njegovem potek dela so štirje glavni koraki:
Modeliranje in rezanje v digitalni obliki: za izdelavo 3D modelov uporabite programsko opremo CAD, nato pa uporabite programsko opremo za rezanje, kot je magics, da jih spremenite v datoteke STL, ki jih je mogoče brati. Debelino plasti nastavite na 0,02–0,1 mm, odvisno od lastnosti materiala.
Predobdelava v prahu: Oprema za širjenje prahu enakomerno širi sferični titanijevi zlitini v prahu na delovni mizi v vakuumskem ali inertnem plinskem okolju. Debelina plasti je nadzorovana na ± 5 μm.
Selektivno taljenje z visokim - energijskim žarek: Laserska galvanometra naprava se premika s hitrostjo 20m/s nad trenutnim plasti križem -, ki prah talje v bazen tekoče kovine. Marangoni konvekcija nato pomaga kovini, da postane gostejša in se strdi.
Oblikovanje sloja s slojem: delovna miza se spusti z debelino ene plasti, cikel odlaganja prahu, taljenja in strjevanja pa se ponovi, dokler se ne izdela kovinski objekt z gostoto blizu 100%.
Ta nov način ustvarjanja stvari je zvišal stopnjo uporabe materiala z 10%-20%v starih metodah na nad 90%. Na primer, 3D -tiskana različica glavnega ležajnega sedeža GE's Wind Power je 40% lažja od ponarejenih delov in zmanjšuje čas razvoja z 18 mesecev na 3 mesece. Pet primarnih postopkov se med seboj razlikuje glede na tehnologijo.
Obstajata dve primarni vrsti kovinske tehnologije 3D tiskanja, ki se trenutno uporabljata v industriji: taljenje v prahu in usmerjeno odlaganje energije. Med njimi obstajajo velike razlike glede na njihove tehnološke značilnosti in situacije, v katerih bi jih lahko uporabili:
1. metoda za taljenje postelj v prahu
Selektivno lasersko taljenje (SLM): lahko reže zlitine iz titanijeve, zlitine na osnovi niklja - in 17-4PH iz nerjavečega jekla z laserji vlaken, ki uporabljajo 1000 do 2000 W moči in dinamično fokusirano ogledalo, da naredi mesto, ki je široko 0,05 mm. Dvojna laserska tehnologija Platinum Technology je tiskala 200% hitreje in znižala stroške izdelave šob za gorivo letalskih motorjev za 65% za vsako komponento.
Elektronsko selektivno taljenje (EBSM) je metoda, ki uporablja 30kW elektronski žarek za delo v vakuumu in skeniranje s hitrostjo 8m/s. Najboljše je za delo s kovinami z visokimi talnimi točkami, kot je Tantalum in volfram. Siemens Energy uporablja to tehnologijo za izdelavo listov cevi za jedrsko paro. Število zvarov zmanjša z 127 na 3 in znižuje nevarnost puščanja za 90%.
Usmerjena metoda nalaganja energije Laser v bližini oblike Netta (leča): koaksialni sistem za hranjenje v prahu pošlje kovinski prah s premerom 45–106 μm v območje laserskega fokusnega območja, da bi izdelali gradientne materiale. S to tehnologijo je Honeywell naredil ti6al4V/Inconel 718 bimetalni turbinski disk, ki je trikrat bolj odporen proti toplotni utrujenosti.
Proizvodnja dodatkov ARC (WAAM): Ta metoda uporablja varilni lok MIG/TIG kot vir toplote in lahko odloži do 8 kg/h, zaradi česar je dobra za izdelavo ogromnih konstrukcijskih delov. 3D -tiskarska tehnologija za morske pogonske gredi, ki jih je izdelal CSIC 725, je znižala materialne stroške za 40%, proizvodnjo pa je povečala za 70%.
Veliki koraki naprej v znanosti o materialih
Materialni sistem za kovinsko 3D tiskanje se spreminja iz standardnih zlitin v funkcionalne in pametne:
Razvoj visokih - zlitin z zmogljivostmi: Shagang Group je ustvaril GTD222 Nickel - High - temperaturna zlitina kot odgovor na povpraševanje v letalski industriji. Ima natezno trdnost 1200MPA pri 650 stopinjah, kar je 25% večje od tipičnega materiala GH4169.
Multi - kompozitna tehnologija materiala: s spreminjanjem velikosti praškov (na primer 45 μm osnovnega prahu in 15 μm rafiniranega prahu) se lahko velikost zrn titanove zlitine zmanjša s 50 μm na 10 μm, kar mu daje življenjsko dobo več kot 10 ⁷ ciklov.
Uporaba pametnih materialov: za izdelavo prilagodljivega ventila, ki lahko samodejno spremeni odprtino med 40 in 80 stopinj, se delci zlitine pomnilnika oblikujejo v 316L iz nerjavečega jekla. Netočnost se ohranja do ± 0,5 stopinj.
Globoka prodor v industrijsko - ocena
Tri visoka - končna industrijska območja so veliko uporabila kovinsko tehnologijo 3D tiskanja:
Aerospace: Airbus A350XWB ima 3D -tiskane nosilce iz titanijeve zlitine, zaradi katerih je struktura 30% lažja, učinkovitost goriva pa 2% boljši. Rolls Royce's Ultrafan Engine Project je uporabil tehnologijo 3D tiskanja, da je zmanjšal število rezil kompresorja od 36 do 18. To je potisnilo - na - razmerje teže 15% večje.
Energetska orodja: četrta generacija jedrske energije visoka - temperaturni plinski hladilni reaktorski generator pare, ki ga je izdelal State Power Investment Corporation, uporablja 3D natisnjene niklje - cevi za prenos zlitine na osnovi zlitine. Zaradi tega je učinkovitost prenosa toplote za 92%, kar je 8 odstotnih točk višjih od tradicionalnih modelov.
BMW Group je v modelu električnih vozil IX3 uporabljala 3D -tiskane aluminijeve zlitine. Zaradi tega je avtomobil 12 kg lažji in povečal svoj domet NEDC za 15 km.