Kā metāla 3D drukāšanu var izmantot hidrauliskās sistēmas komponentu ražošanai?

1. Tehnoloģiskais izrāviens: no "neiespējama" līdz "augsta precizitāte"
Runājot par hidraulisko detaļu izgatavošanu, visgrūtākā daļa ir iekšējo plūsmas kanālu izstrāde. Lai pievienotos kanāliem, tradicionālajām metodēm ir jāšķērso - urbums, bet, ņemot vērā mehāniskās apstrādes lineārās robežas, ir viegli ģenerēt akūtus taisnus leņķus, kur kanāli atbilst. Tas izraisa šķidruma turbulenci, spiediena zudumu un noplūdes.Metāla 3D drukāšanaTehnika pilnībā pārvar šo fizisko barjeru, sakraujot materiālus viens otram virsū:
Plūsmas kanāla projektēšana optimizēšanai
Itālijas bizness Aidro Hydraulics izmanto selektīvu lāzera kušanas (SLM) tehnoloģiju, lai hidrauliskā vārsta bloka iekšējo plūsmas kanālu padarītu izliektu formu ar noapaļotiem stūriem. Tas atbrīvojas no neredzīgajām vietām, kuras izraisa vecākas metodes. Šīs izmaiņas samazina šķidruma pretestību par 40% un spiediena zudumu par 25%, un tā arī neļauj netīrumiem veidoties un izraisīt blīvējuma kļūmi. Piemēram, tā 3D - drukāts nerūsējošā tērauda vārsta bloks samazina tilpumu par 60%, salīdzinot ar standarta dizainu, regulējot vienu darbības cilindru un svaru no 30 kilogramiem līdz 5 kilogramiem, kas ievērojami palielina darbības elastību.
Liels solis uz priekšu, kā darbojas materiāli
Metāla 3D drukāšana ir ļāvusi izmantot augstus - veiktspējas materiālus, piemēram, titāna sakausējumus, niķeļa - balstītus augstus - temperatūras sakausējumus un martensītu tēraudus rūpniecībā. Vācu liebherr grupa izveidoja 3D - drukātu titāna sakausējuma spoilera hidraulisko daļu Airbus A380, kas ir 35% vieglāks un ar stiepes izturību ir 980MPA un noguruma kalpošanas laiks vairāk nekā 12 miljonu testa ciklu. Uzlabojot termiskās apstrādes procesu, 3D drukāto detaļu blīvums var sasniegt 99,5%, kas ir gandrīz tikpat augsts kā kaltām detaļām un ir pietiekami stiprs, lai darbotos hidrauliskās sistēmās, kas darbojas ar lielu spiedienu (vairāk nekā 250 bar).
Drukāšana ar vairāk nekā viena veida materiāliem
Jaunā šķidrā metāla 3D drukas tehnoloģija ļauj hidrauliskās daļas apvienot darbībā. Piemēram, sensoros varat izgatavot hidrauliskā vārsta ķermeņus ar iebūvētiem -, kas reālā laikā var uzraudzīt šķidruma spiedienu un temperatūru, salikti drukājot zemu -, kausējot - Gallija {- balstīti sakausējumi un bez traucējumiem. Tas sniedz inteliģentas hidraulisko sistēmu datu atbalstu.
2. Mainot lietas, kas tiek veiktas: no "gara cikla" līdz "ātra iterācija"
Lai izstrādātu, lietotu, mašīnu, saliktu un pārbaudītu tipiskās hidrauliskās detaļas, var paiet no 6 līdz 12 mēnešiem. Metāla 3D drukāšana padara "dizainu kā ražošanu" iespējamu, apvienojot digitālo dizainu un piedevu ražošanu tādā veidā, kas padara attīstību ātrāku.
Viegla un topoloģijas optimizācija
Izmantojot topoloģijas optimizāciju, Pensilvānijas universitāte apvieno 17 daļas vienā struktūrā, izmantojot 3D drukātos hidrauliskos kolektorus, kas izgatavoti no Inconel 718 sakausējuma. Tas samazina svaru par 70%. Tomēr, izmantojot CT skenēšanas verifikāciju, iekšējā plūsmas kanāla precizitātes kļūda tiek saglabāta ± 0,05 mm robežās, un tas iztur 250bar spiediena testu.
Mazas partijas ekonomika
3D drukāšana ir par 60% lētāka nekā tradicionālās metodes pielāgotu hidraulisko detaļu izgatavošanai. AIDRO izmantoja 3D drukāšanu, lai alumīnija sakausējuma integrētu kolektoru lauksaimniecības mašīnām, kas ir par 50% mazāka un 75% vieglāka. Katras preces izmaksas pieauga tikai par 15%, un nebija pelējuma atveres. Šī "{- pieprasījuma ražošanas" paņēmiens samazina laiku, kas nepieciešams hidraulisko detaļu piegādei no mēnešiem līdz dienām.
Funkciju integrācija
Dominas šķidruma jauda ASV mainīja 3D drukāto servo vārstu, lai apvienotu 20 daļas 3. Tas samazināja tilpumu par 25% un svaru par 15%. Tajā pašā laikā nominālais plūsmas ātrums palielinās par 25%, un, pateicoties iekšējā kanāla optimizācijai, noplūdes daudzums samazinās par 20%. Vārsta korpusam ir elektronisks kontrolieris un hidrauliskais izpildmehānisms, kas kopā veido elektromehānisko hidraulisko integrētu vienību. Tas ļauj vieglāk salikt kopā un rūpēties par sistēmu.
3. Izmantošana nozarē: no "laboratorijas" līdz "palielināt"
Metāla 3D drukāšanas process ir komerciālāks hidrauliskajā apgabalā. Piemēram, aviācijas un kosmosa laukā Airbus un Liebherr strādā kopā, lai A380 nolaišanās pārnesumu sistēmā izmantotu 3D drukātu titāna sakausējuma hidrauliskās detaļas, kas padara to par 3% efektīvāku degvielu. COMAC C919 ir Platinum Lite 3D drukātas titāna sakausējuma hidraulisko cauruļvadu savienojumi, kas izturas pret gaisa prečutiesību un ir noguruma stiprums 92% kaltu detaļu, pateicoties graudu uzlabošanas tehnoloģijai.
automašīnu rūpniecība
3D - Porsche 911 GT2 RS sacīkšu transportlīdzekļa drukātie titāna sakausējuma virzuļi ir optimizēti ar iekšējiem dzesēšanas kanāliem, lai palielinātu motora jaudu ar 30 zirgspēkiem. Arī 3D drukātās detaļas hidrauliskās balstiekārtas sistēmai liek automobiļu šasijai reaģēt par 40% ātrāk, kas ir nepieciešams autonomai braukšanai labi darboties.
Smagā un enerģijas industrija
Zoomlion ir izmantojis 3D - drukātus hidrauliskā vārsta blokus uz celtņiem, kas var pacelt 3000 tonnas. Tas ir padarījis sūkņu stacijas 18% efektīvākus un samazinātu enerģijas patēriņu par 15%, optimizējot kanālus. Kodolenerģijas nozarē 3D drukātie tantaluma metāla hidrauliskie veidgabali ir izturējuši 100 000 testu ar augstu spiedienu, kas ir ceturtais - Ģenerēšanas kodolreaktoriem jāveic skarbos apstākļos.
4. Izaicinājums un nākotne: no "Tehnoloģiskā izrāviena" līdz "ekoloģiskajai rekonstrukcijai"
Metāla 3D drukāšanai ir daudz potenciāla hidrauliskajā rūpniecībā, taču tai joprojām ir noteiktas problēmas, ja runa ir par tā izmantošanu plašā mērogā:
Materiālu izgatavošana un procesi vienādi
Šobrīd 3D drukāto hidraulisko detaļu veiktspējas dati ir visur, un tam nav nevienas standarta sistēmas. Piemēram, 316L nerūsējošā tērauda izturība pret koroziju, kas izgatavota, izmantojot SLM metodi, var mainīties pat par 20%, jo pulvera daļiņu lielums un skenēšanas paņēmiens var mainīties. Lai palīdzētu ar dizainu, ir jāizveido nozares datu bāze.
Post - apstrādes un atklāšanas tehnoloģija
3D drukātajām detaļām parasti ir virsmas raupjums (RA vērtība) 6 toen μm, kas, izmantojot elektrolītisko pulēšanu vai mikro slīpēšanu, ir jānolaiž līdz mazāk nekā 0,8 μm. Arī rūpnieciskās CT skenēšanas augstās izmaksas (vairāk nekā 5000 juaņu vienai pārbaudei) apgrūtina kvalitātes saglabāšanu lielā ražošanā.
Darbs kopā, lai nāktos klajā ar jaunām idejām rūpniecības ķēdē
Hidrauliskajam sektoram jāizveido 3D drukas aprīkojuma pārdevēju, materiālu piegādātāju un programmatūras izstrādātāju tīkls. Piemēram, AIDRO sadarbojās ar Vācijas biznesa EOS, lai izveidotu specializētu hidraulisko komponentu dizaina programmatūru, kas CAD sistēmām pievieno plūsmas kanālu optimizācijas algoritmus. Tas samazina dizaina laiku par 70%.