Vai metāla 3D drukāšana var radīt sarežģītas šķidruma kanālu struktūras?

1. Tehniskais princips: precīza pārveidošana no digitālajiem modeļiem uz taustāmām struktūrām.
Piedevu ražošanas slāņošanas īpašības ir tas, kas padara metāla 3D drukāšanu noderīgu šķidruma kanālu izgatavošanai. Piemēram, procesa plūsmu selektīvai lāzera kušanas (SLM) tehnoloģijai var sadalīt trīs posmos:
Digitālā modelēšana: izmantojiet CAD programmatūru, lai izveidotu šķidruma kanāla trīs - izmēru modeli, kas optimizē plūsmas ceļu, šķērso - sekcijas formu un virsmas raupjuma faktorus. Piemēram, Sino Power's Multi - Proporcionālais vārsta bloks zemūdens īpašajam aprīkojumam izmanto AI algoritmus, lai automātiski izveidotu plūsmas maršruta topoloģisko struktūru, kas samazina šķidruma pretestību par 40%.
Slāņu šķēlēšana: Lai izveidotu lāzera skenēšanas ceļu, sagrieziet modeli plānos slāņos, kas ir no 20 līdz 50 μm biezi gar z - asi. Platinum Technology inteliģentā procesa bibliotēka var automātiski saskaņot lāzera jaudu, skenēšanas ātrumu un citus dažādu materiālu iestatījumus. Tas uztur kanāla sienas biezuma precizitāti zem ± 0,05 mm.
Kušanas slānis pa slāni: augsts - enerģijas lāzera stars selektīvi kūst metāla pulveri pa maršrutu, kamēr to aizsargā inertā gāze. Tas rada stabilu, sakraujot slāņus virs viena otra. Elektronu staru kūsāšanas (EBM) tehnoloģija vakuuma vidē izmanto elektronu staru skenēšanu. Tas ir labs, lai izgatavotu materiālus, kurus ir grūti apstrādāt, tik augsts - temperatūras sakausējumi, kurus izmanto, lai izgatavotu dzesēšanas kanālus gaisa kuģu motora turbīnu asmeņiem.
Šī "no nulles" ražošanas metode mazina veidņu nepieciešamību un griešanas rīkus tradicionālajos procesos. Tas var arī tieši izveidot jebkuru sarežģītu plūsmas kanālu, ieskaitot ģeometriskās formas, kuras ir grūti izgatavot ar tradicionālajām metodēm, piemēram, spirālveida plūsmas kanāliem, multi - skatuves filiāles plūsmas kanāliem un biomimētisko koku -, piemēram, plūsmas kanāli.
2, situācija lietošanai: izrāvienu prakse augstas - beigu ražošanas jomā
Aviācijas un kosmosa: Parasts lietošanas gadījums ir turbīnu asmeņu dzesēšanas kanāls aviācijas motorā. Lai izliktu dzesēšanas caurules, izmantojot tradicionālās liešanas metodes, jums tās jāapbūs vai jāsamet kopā. Tas var izraisīt noplūdes un padarīt dzesēšanu mazāk efektīvu. Un jūs varat izmantot metāla 3D drukāšanu, lai izveidotu iekšēju labirinta plūsmas kanālu, kas ļauj gāzi vienmērīgi pārklāt asmeni. Tas ievērojami uzlabo motora vilci - uz - svara attiecību. LEAP motora degvielas sprausla, kas izgatavota, izmantojot GE, izmantojot 3D drukas tehnoloģiju, vienā un par degvielu efektīvāku padara to par 25% vieglāku un par 15% vieglāku.
Biomedicīnas: šķidruma kanāla dizains pielāgotos implantos tieši ietekmē to, cik labi audi var dziedēt. Piemēram, 3D - drukātiem gūžas implantiem ir poraini kanāli ar biomimētiskām kaulu trabekulārām pazīmēm, kas palīdz kaulu šūnām proliferēt. Klīniskā atgriezeniskā saite parāda, ka kaulu integrēšanas laiks ir sagriezts uz pusēm. Maxwell Medical, viedais ražošanas uzņēmums XI'AN, izveidoja 3D - drukātu starpskriemeļu saplūšanas ierīci ar iekšēju plūsmas kanālu, kas var imitēt dabisko starpskriemeļu disku šķidruma cirkulāciju. Tas samazina problēmu risku pēc operācijas par 30%.
Enerģija un jauda: 3D - Drukāti plūsmas kanālu siltummaiņi uzlabo siltuma pārraides efektivitāti par 20% un samazina materiālu izmantošanu par 40%, uzlabojot plūsmas kanāla ģeometriju kodolreaktoru dzesēšanas sistēmā. Xi'an Ouzhong tehnoloģija ražoja titāna sakausējuma plūsmas kanāla plāksni saules aprīkojumam, kas vienmērīgi izplata dzesēšanas šķidrumu, izmantojot mikrometru - līmeņa plūsmas kanāla dizainu. Tas saglabā viena kristāla krāsns temperatūru ± 0,5 grādos.
3, tehnoloģiskā mala: dubultā izrāviens dizaina brīvībā un labākā sniegumā
Dizaina brīvības revolūcija: tradicionālās procedūras ierobežo leņķi, kādos veidnes var izņemt un pieejamie rīki. Runnera dizainam arī jāņem vērā, cik viegli ir ražot . 3 d drukāšanu var padarīt plūsmas kanālus jebkurā leņķī vai līknē. Piemēram, Sino Power vārsta bloks zem zemūdens aprīkojuma izmanto 3D drukāšanu, lai apvienotu sākotnējos 12 procesa caurumus 3 nepārtrauktos plūsmas kanālos. Tas samazina tilpumu par 60% un spiediena zudumu par 25%.
Materiālu veiktspējas optimizēšana: Metāla 3D drukāšana var radīt smalku graudu struktūras un padarīt materiālus stiprākus, jo tas ātri sacietē. Plūsmas kanāla detaļām, kas izgatavotas no TC4 titāna sakausējuma, izmantojot Platinum Lite, stiepes izturība ir 1100MPa, kas ir par 15% spēcīgāka nekā kalumi. Topoloģijas optimizācijas dizains arī padara produktu par 30% vieglāku, kas atbilst aviācijas nozares nepieciešamībai pēc "viegla+augsta - stipruma".
Izmaksas un laika ietaupījumi ražošanā: tradicionālā hidrauliskā vārsta korpusa izgatavošana ilgst 12 soļus, piemēram, liešanu, apstrādi un metināšanu, un tas var ilgt līdz 6 mēnešiem . 3 D drukāšana var izejvielas pārvērst par pabeigtām precēm vienā vietā. Sino Power hidrauliskā vārsta bloka projekts ir samazinājis piegādes laiku līdz divām nedēļām un samazinātas pelējuma izmaksas par 90%. 3 D drukāšana ir vairāk izmaksu -, kas ir spēkā maziem partijas pielāgotajiem produktiem.
4. Tehniskas problēmas un veidi, kā apiet tām
Metāla 3D drukāšanai ir daudz potenciālu šķidruma kanālu izgatavošanai, taču tam joprojām ir trīs lielas problēmas, kuras jāatrisina:
Virsmas raupjuma kontrole: SLM procesa veidotā plūsmas kanāla virsmas raupjums parasti ir RA250 - 400 μm. Lai sasniegtu blīvēšanas kritērijus, tas ir jānovērš līdz RA10 μm vai zemāks, izmantojot elektrolītisko pulēšanu vai nošautu. Xi'an Jiaotong University izveidoja ultraskaņas ar vibrāciju saistītu SLM tehnoloģiju, kas var padarīt plūsmas kanāla virsmas raupjumu RA50 μm, kas samazina darbību skaitu pēc apstrādes.
Defektu atrašana plūsmas kanālā: ir grūti pamanīt defektus, piemēram, saplūšanas un porainības neesamību. Platīna aprīkojums ir izstrādājis rūpniecisko CT skenēšanas aprīkojumu, kas var atrast iekšējos trūkumus, kas ir mazāki kā 0,1 mm. Klasa noteikšanas līmenis ir palielinājies līdz 99,9%, ja to lieto ar AI attēla atpazīšanas metodi.
Multi - Materiāla kompozītmateriālu drukāšana: lai darbotos sarežģītas šķidruma sistēmas, jums bieži ir jāapvieno dažādi materiāli, piemēram, kanāli, kas nekorodē un struktūras, kas ir ļoti spēcīgas. Xi'an Ouzhong Technology lāzera loka kompozītmateriālu drukāšanas tehnoloģija ļāva titāna sakausējuma plūsmas kanāliem un nerūsējošā tērauda konstrukcijām savienot tādā veidā, kas nav vienāds. Šīs tehnoloģijas stiepes izturība ir 400 MPa, kas ir jūrniecības inženierija.