Vai metāla drukas materiālu pārstrādes ātrums ir augsts?

一, tehniskais princips: Galvenā ideja par materiālu izvēli un interfeisa kontroli.
Multi - metāla 3D drukas galvenais mērķis ir iegūt divus vai vairākus metālus, lai apvienotu metāllāvu. Ir divi galvenie veidi, kā to izdarīt: pulvera gultas kausēšana (SLM/L - PBF) un virzīta enerģijas nogulsnēšanās (DED). Izmantojot SLM tehnoloģiju kā piemēru, jāatrisina trīs fundamentālas tehnoloģiskās problēmas, lai padarītu iespējamu vairāku - metāla drukāšanu:
Materiāla savietojamības kontrole
Izvēlieties metāla kombināciju, kuras termiskās izplešanās koeficients ir mazāks par 10%, un atšķirība kušanas temperatūrā ir mazāks par 200 grādiem. NASA izmanto GRCOP - 42 vara sakausējuma (kušanas temperatūras 1083 grāda) un HR - 1 niķeļa bāzes augsta temperatūras sakausējuma (kausēšanas punkta 1390 grāda) kombināciju, lai izveidotu raķešu motora sadedzināšanas kameras. Viņi to dara, kontrolējot lāzera enerģijas blīvumu (120-150 J/mm ³) un skenēšanas ātrumu (800–1200 mm/s), lai izveidotu 0,3 mm pārejas slāni, kas abus materiālus sasaista kopā. Stiepes izturība saskarnē ir 420 MPa, kas ir par 60% lielāka nekā tipiskām cietlodēšanas metodēm.
Pulvera izkliedes sistēmas atjaunošana
Parastais atsevišķais - materiāla pulvera izkliedes process ir nepietiekams vairāku - metāla mainīgas nogulsnēšanas prasībām. Fraunhofer IGCV laboratorijas elektrostatiskās adsorbcijas pulvera izkliedes ierīce var selektīvi adsorbēt dažādus metāla pulverus, piegādājot –5000 V elektrostatisko lauku būvlaukumā. Sistēma izkliedē CW106C vara sakausējuma pulveri (iekšējo slāni) un 1,2709 tērauda pulveri (ārējais slānis), ļoti precīzi vienlaikus gatavojot vara tērauda jakas vilces kameru. Tas arī atgūst 98% no pulvera, kas ir trīs reizes efektīvāks nekā tipiska mehāniskā skrāpja pulvera izplatīšanās.
Procesa parametru kontrole reālā laikā
Drukājot ar vairākiem metāliem, katram materiāla reģionam reālā laikā jāmaina lāzera stiprums, skenēšanas metode un citi iestatījumi. Meltio 3E metāla nogulsnēšanās tehnoloģija izmanto viedos sensorus, lai reālā laikā sekotu izkausētā baseina temperatūrai (ar kļūdu ± 5 grādu). Tas arī automātiski atbilst titāna sakausējuma (400W) un alumīnija sakausējuma (lāzera jaudai 250W) nogulsnēšanās parametrus. Veidojot iekavas aviācijas motoriem, šī tehnoloģija padara titāna sakausējuma platību par 38% grūtāku un alumīnija sakausējuma platību par 18% garāku, kas ir par 25% labāku nekā atsevišķu materiālu drukāšanas veiktspēja.
2, izplatīta lietošana: pāreja no laboratorijas uz rūpnīcas praksi
1. Aerospace: Madešanas kameras padarīšana vieglāka un labāka, pārvaldot karstumu
Raķešu motora sadegšanas kamerai jāspēj apstrādāt gāzes skalošanu 3000 grādu un šķidrā skābekļa dzesēšanu pie - 180 grādiem. Lai sasaistītu vara sakausējuma oderējumu un niķeļa - balstītu sakausējuma apvalku tradicionālajā ražošanā, tie ir jāsametina kopā ar sprāgstvielām. Šī procedūra var ilgt līdz sešiem mēnešiem. Pēc vairāku - metāla 3D drukas tehnoloģijas izmantošanas vācu Safran grupas vara tērauda bimetāla sadedzināšanas kamerā, kas izgatavota, izmantojot SLM tehniku, ir samazinājis ražošanas laiku uz pusēm un padarījis to par 40% vieglāku. Galvenais jauninājums ir funkcionāli šķirota materiālu dizaina izmantošana. Starp vara sakausējumu (GRCOP-84) un tēraudu (316L) ir 0,5 mm biezs NICRALY pārejas slānis. Šis slānis vienmērīgi maina termiskās izplešanās koeficientu no 16,5 × 10 ⁻⁶/ pakāpes līdz 12,8 × 10 ⁻⁶/ grādam, kas atbrīvojas no stresa koncentrācijas interfeisā.
2. Enerģijas aprīkojums: konformālās dzesēšanas kanālu revolūcija ražošanā
Veidojot iesmidzināšanas veidnes, tradicionālie dzesēšanas ūdens kanāli lielākoties ir taisni apstrādes robežu dēļ. Tas padara temperatūras laukus veidnē nevienmērīgi (ar dispersijām līdz 30 grādiem), kas pazemina veidoto produktu kvalitāti. Aerosinta bimetāla SLM tehnika izdrukā vara sakausējuma (CUCR1ZR) dzesēšanas kanālus veidņu ieliktņos, kas padara dzesēšanu trīs reizes efektīvāku. Šī metode samazina dzesēšanas laiku, lai izgatavotu automobiļu bufera veidnes no 45 sekundēm līdz 18 sekundēm, samazina enerģijas patēriņu vienam - gabala ražošanai par 60%un padara veidni ilgāku par 2 miljoniem reižu ilgāku.
3. Biomedicīnas: personalizētu implantu veiktspējas pielāgošana
Lai pilnībā integrētos ar kaulu, ir nepieciešami 6 līdz 12 mēneši, līdz tradicionālās titāna sakausējuma protezēšanas locītavas. Politehniskās universitātes ziemeļrietumu pētnieki ir nākuši klajā ar jaunu ceļu uz 3D drukas titāna tantalum bimetāla implantiem. Viņi to dara, uz titāna sakausējuma virsmas uzliekot tantalum (TA) porainas struktūras (65% porainība, 500 μm poru lielums). Tas padara saiti starp implantiem un kaulu audiem trīs reizes spēcīgāku. Klīniskie pierādījumi liecina, ka šīs tehnoloģijas gūžas locītavas implanta kaulu integrācijas ātrums ir 92% trīs mēnešus pēc operācijas. Tas ir par 50% īsāks nekā tipisko titāna sakausējumu implantu atveseļošanās laiks.