Kā metāla 3D drukāšanu var izmantot veidņu remontam?

1. Tehnoloģiskais sasniegums: pāreja no "daļēja remonta" uz "pilna dzīves cikla pārvaldību"
Metāla 3D drukāšana veidņu labošanai ir pārsniegusi tradicionālo atņemšanas metožu robežas. Tagad tas piedāvā pilnīgu risinājumu, kas ietver "bojājumu noteikšanu, viedo dizainu, precīzu remontu un veiktspējas jaunināšanu".
Bojājuma atrašana un modelēšana atpakaļgaitā
Izmantojot rūpnieciskās CT skenēšanas vai lāzera 3D mērīšanas tehnoloģijas, uzreiz var iegūt 3D datus par veidnes bojāto vietu. Pēc tam AI algoritmus var izmantot, lai aplūkotu tādas svarīgas īpašības kā plaisas virziens un nodiluma dziļums. Piemēram, vienā projektā lidmašīnas dzinēja lāpstiņas labošanai tika izmantots ultraskaņas detektors, lai atrastu defektus lāpstiņas iekšpusē, un reversās inženierijas programmatūra tika izmantota, lai izveidotu bojājumu modeli, kas parādīja precīzas 3D drukāšanas remonta robežas.
Materiālu pielāgošana un veiktspējas uzlabošana
Ar 3D drukāšanu var izgatavot remonta slāņa materiālus, kuriem ir gradienta dizains dažādiem veidņu substrātiem, piemēram, H13 tēraudam, martensīta novecojošajam tēraudam un vara sakausējumiem. Piemēram, piestiprinot novirzīšanas konusus presformās -liešanas veidnēs, darba slāņa drukāšanai tiek izmantots sakausējuma pulveris uz niķeļa- bāzes. Šim slānim pēc termiskās apstrādes ir triecienizturība 22J un cietība 48–50 HRC. Remontslānis arī veido metalurģisku saikni ar substrātu, mainot lāzera jaudu un skenēšanas ātrumu. Tas liek cietības gradientam dabiski mainīties, kas novērš turpmāku plaisāšanu no sprieguma koncentrācijas.
Konformālu struktūru remonts kopumā
Konformālas dzesēšanas ūdens ķēdes 3D drukāšana var novērst sarežģīto plūsmas kanālu bloķēšanas problēmu, ko ir grūti novērst ar regulārām remonta metodēm. Lāzera selektīvās kausēšanas (SLM) tehnoloģija tika izmantota, lai izdrukātu spirālveida dzesēšanas kanālus uz automašīnas bufera veidnes, kas bija jānostiprina. Tas padarīja veidnes temperatūru vienmērīgāku par 40%, saīsināja dzesēšanas laiku par 30% un dubultoja salabotās veidnes kalpošanas laiku, salīdzinot ar sākotnējo veidni.
2. Procesa jauninājumi: mainiet no “Vienreizējs remonts” uz “Funkcionāls jauninājums”
Metāla 3D drukas tehnoloģija var ne tikai atgriezt veidnēm to sākotnējās formas, bet arī uzlabot to darbību, mainot to struktūru. Tas pārvērš veidnes no "palīgmateriāliem" par "viedajiem līdzekļiem".
Viegla dizaina projektēšana un topoloģijas optimizēšana
Simulācijas programmatūra tiek izmantota, lai optimizētu veidņu stiegrojuma plākšņu topoloģiju, atbrīvojoties no nevajadzīgiem materiāliem, vienlaikus saglabājot konstrukcijas izturību. Sešstūra režģa konstrukcija tika izmantota cieto ribu plākšņu vietā, lai salabotu noteiktu sadzīves tehnikas korpusa veidni. Tas samazina svaru par 60%, vienlaikus saglabājot stingrību, samazina siltuma pārnesi no sadalītāja plāksnes uz veidni un samazina karstās skrējiena sistēmas enerģijas patēriņu par 15%.
Daudzu porainu elpojošu slāņu integrācija
Veidnes serdes apakšai pievienojiet porainu, elpojošu slāni un izmantojiet ventilācijas stieni, lai veiktu formēšanu ar gāzi{0}}. Tas atbrīvos no virsmas saraušanās līnijām uz iesmidzināšanas formētajiem priekšmetiem. Izmantojot 3D drukāšanu, mobilā tālruņa korpusa veidnes veidnes kodolam tika pievienota elpojoša struktūra ar 30% porainību. Tas padarīja produkta virsmu gludāku par 2 līmeņiem un palielināja ražošanas efektivitāti par 25%.
Metamateriālu virsmas maiņa
Izmantojot 3D drukāšanas slāņu-pa-slāņu sakraušanas iespējas, lai izveidotu mikro-nanostrukturētus pārklājumus uz veidņu virsmām. Piemēram, apdrukas struktūras, kas izskatās pēc lotosa lapām uz plastmasas veidņu caurumu virsmas, padara veidnes noņemšanu par 40% vieglāku, un, izmantojot lāzera apšuvuma tehnoloģiju volframa karbīda pārklājumu uzklāšanai, virsma kļūst trīs reizes izturīgāka pret nodilumu nekā parastās hromēšanas metodes.
3. Nozares prakse: no "gadījuma apstiprināšanas" uz "mēroga lietojumprogrammu"
Globālā ražošanas nozare ātri pieņem metāla 3D drukāšanas tehnoloģiju veidņu remontam un formēšanas risinājumiem, kas darbojas daudzās jomās, tostarp kosmosa, automobiļu, elektronikas un citur.
aviācijas joma
Boeing izmanto elektronu staru selektīvo kausēšanu (EBDM), lai fiksētu turbīnu lāpstiņas lidmašīnās. Kad titāna sakausējuma pulveri izkausē ar elektronu staru vakuumā, to var salabot ar 0,01 mm precizitāti. Remonta periods tiek samazināts no 6 nedēļām līdz 72 stundām, un savienojuma stiprība starp remonta slāni un pamatni ir 98% no pamatmateriāla stiprības.
Uzņēmums Volkswagen izmanto lāzera tuvu tīkla formas (LENS) tehnoloģiju, lai salabotu-liešanas veidnes automobiļu ražošanas nozarē. Izmantojot sinhrono pulvera padevi un lāzera apšuvumu, uz veidnes virsmas tiek izveidots 2 mm biezs martensīta novecojoša tērauda pārklājums. Šis pārklājums ir izturīgs pret 52 HRC un spēj izturēt 100 000 injekcijas ciklus bez plaisāšanas. Remonta izmaksas ir par 40% zemākas nekā ar tipisku loka izsmidzināšanas tehnoloģiju.
Elektronikas ražošanas pasaulē TSMC ir izmantojis nanodaļiņu izsmidzināšanas metāla formēšanas (NPJ) tehnoloģiju, lai nostiprinātu pusvadītāju iepakošanas veidnes. Mikro mēroga kanālu remonts ir iespējams, izsmidzinot šķidrumu ar vara nanodaļiņām un saķepinot zemā temperatūrā. Atjaunotā veidne var palielināt skaidu iepakojuma iznākumu no 92% līdz 99,5% un samazināt mašīnas dīkstāves laiku, ko izraisa dzesēšanas šķidruma noplūde.