Cik izturīgas transmisijas detaļas ražo, izmantojot metāla drukāšanas tehnoloģiju?

1. Materiāla veiktspēja: lēciens no "izmantojama" uz "optimālu"
Materiālu izpētes izrāvieni ir padarījuši metāla 3D drukāšanu ilgāku laiku. Piemēram, titāna sakausējumi, niķeļa - balstīti sakausējumi un augsti - entropijas sakausējumi ir augsti - veiktspējas materiāli. To iespiestās detaļas ir veiktas, kā arī vai labāk nekā tradicionālie kalumi augstā - temperatūrā un augstā - stresa situācijās.
Titāna sakausējums ir viegls un spēcīgs.
Titāna sakausējuma transmisijas detaļu 3D drukāšana ir izplatīta aviācijas un kosmosa rūpniecībā. Piemēram, Bugatti izgatavo titāna sakausējuma bremžu kalliperus, kas sver tikai 2,9 kg, izmantojot lāzera pulvera gultnes kausēšanas (PBF - LB) tehnoloģiju. Tas ir svara samazinājums par 41,6% salīdzinājumā ar tradicionālajiem kalumiem. Tajā pašā laikā topoloģijas optimizācijas dizains samazina stresa koncentrācijas reģionu par 30% un saglabā stiepes izturību 800MPa augstā temperatūrā 600 grādos, kas ir tas, kas ir nepieciešams F1 sacīkšu bremzēšanas sistēmām.
Niķeļa - balstīti sakausējumi, kas pretojas korozijai un nogurumam
Niķeļa - balstītu sakausējumu piedziņas vārpstu 3D drukāšana ir novērusi starpgranulāras korozijas problēmu, kas notiek tradicionālās metināšanas procedūrās naftas ķīmijas nozarē. Pēc 100 000 noguruma pārbaudes Inconel 718 vārpstas detaļām, kuras noteikts uzņēmums ražoja, izmantojot elektronu staru kūsšanas (EBM) tehnoloģiju, bija par 50% zemāks plaisu izplatīšanās ātrums nekā kalumiem. Drukāšanas procesa laikā aug mazas līdzvērtīgas graudu struktūras, kas ir atslēga, lai apturētu plaisu sākšanu.
Augstas entropijas sakausējumi var pielāgoties plašai videi.
Tā kā viņiem ir vairākas galvenās sastāvdaļas, augstas entropijas sakausējumi var saglabāt izturību pat augstā temperatūrā. Augstais - entropijas sakausējums 3D drukāšanai, ko noteikta pētījumu grupa ir 200% labāka, izturoties pret oksidāciju augstā temperatūrā 600 grādos nekā tipisks niķelis - balstīti sakausējumi. Topoloģijas optimizācija ir padarījusi aviācijas motora turbīnu asmeņus par 30% vieglākas, vienlaikus saglabājot tās stipras un ilgst 1,5 reizes garākas nekā parastās detaļas.
2. Procesu uzlabošana: pārvietošanās no "veidošanas" uz "kontrolējamu veiktspēju"
Metāla 3D drukas stiprums ir atkarīgs no materiāla un no tā, cik labi tiek kontrolēti procesa parametri. Optimizējot tādus faktorus kā lāzera jauda, ​​skenēšanas ātrums un slāņa biezums tādā veidā, kas darbojas kopā, ir iespējams aktīvi nomākt iekšējos trūkumus daļās un kontrolēt audu īpašības noteiktā virzienā.
Defektu nomākšanas tehnoloģija
Poras un plaisas ir visizplatītākās problēmas, kas drukātos produktus padara mazāk izturīgus. Piemēram, ar SLM tehnoloģiju "salu skenēšanas" tehnika sadala atsevišķo - slāņa skenēšanas zonu vairākās mazās salās un nejauši maina skenēšanas virzienu. Tas var ievērojami samazināt atlikušo stresu un porainību no 3% līdz mazāk nekā 0,2%. Ultraskaņas pārbaude parādīja, ka 3D drukātu pārnesumu iekšējais bojājuma blīvums, ko izgatavojis noteikts uzņēmums, bija par 80% zemāks nekā tradicionālajiem lējumiem, un pārnesumi ilga trīs reizes ilgāk, pirms tie sabojājās.
Organizāciju veiktspējas regulēšana
Lāzera enerģijas ievades kontrole ļauj iegūt graudu lieluma gradienta sadalījumu dažādās daļas daļās. Piemēram, transmisijas vārpstas atslēgā tiek izmantots augsts - enerģijas blīvuma skenēšana, lai izveidotu smalku - graudainu stiprināšanas zonu (graudu lielums<10 μ m), which makes the material more resistant to wear. Low energy density scanning is used in the shaft area to create coarse grain regions (grain size 50–100 μ m) and make the material less brittle. Compared to regular parts, this "functionally graded material*" design makes 3D printed shaft parts work 40% better overall.
Pastiprināšanas tehnoloģija pēc apstrādes
Karstā izostatiskā presēšana (HIP) un šāviena peings ir divas ziņas - ārstēšanas metodes, kas drukātos objektus var padarīt vēl izturīgāku. Pēc gūžas apstrādes 3D drukātajam planētu pārnesumu pārvadātājam, ko izgatavojis noteikts uzņēmums, ir lielāks blīvums (no 99,2% līdz 99,95%) un augstāka izturība pret istabu temperatūrā (no 25J/cm² līdz 45J/cm²). Nošauto apstrāde palielina virsmas spiedes spriegumu līdz -600MPA un noguruma robežu par 25%.
3. Pieteikuma lieta: no laboratorijas līdz rūpnīcai, validācija
Vairākas nozares ir pārbaudījušas metāla 3D drukāto transmisijas detaļu izturību, un to izmantošana pieaug no augsta - gala aprīkojuma līdz ikdienas priekšmetiem.
Aerospace: disks motora turbīnām
Noteikts aviācijas uzņēmums izdrukā niķeļa - balstītus sakausējuma turbīnu diskus, izmantojot SLM tehnoloģiju. Darba temperatūra tiek pazemināta par 50 grādiem, pievienojot iekšējos konformālos dzesēšanas kanālus, un svars tiek pazemināts par 15%, optimizējot topoloģiju. Pēc 1000 stundu ilgas stenda pārbaudes tā augstais - temperatūras šļūdes laiks ir palielinājies par 20%, salīdzinot ar parastajiem kalumiem. Tas nozīmē, ka tas var apmierināt jaunās paaudzes gaisa kuģu motoru vajadzības.
Jaunas enerģijas automašīnas: motora vārpsta
Konkrēta automašīnas firma, kas izmantota 3D - drukātas smilšu veidnes, lai veiktu komerciālas kartes ūdens testu braucienus - atdzesētas motora vārpstas. Interjera spirāles plūsmas kanāla dizains padarīja siltuma izkliedi par 40% labāku, un svars samazinājās no 8 kg līdz 5 kg, kas ir samazinājums par 37,5%. Axle kakls tik tikko nēsāja 0,02 mm pēc 200 000 kilometru reālas - pasaules pārbaudes, kas ir daudz mazāks par standarta dizaina robežu 0,1 mm detaļām.
Mākslīgais locītavas rokturis ir medicīniska ierīce.
Noteikts medicīnas uzņēmums izgatavo titāna sakausējuma gūžas locītavas kātus, izmantojot 3D drukāšanu. Svars tiek samazināts no parastā 200 g līdz 120 g ar režģa struktūras dizainu, un porainība tiek turēta no 60% līdz 80%, lai palīdzētu kaulu šūnām augt. Pēc piecu gadu ilgas klīniskās sekošanas - pacienta atveseļošanās laiks pēc operācijas tika samazināts par 30%, un protēzes ātrums samazinājās no 5%līdz 0,5%.