Metāla 3D drukas tehnoloģija: konspekts
Metāla 3D drukāšana, ko dažkārt dēvē par metāla piedevu ražošanu, ir paņēmiens, kurā trīsdimensiju lietas tiek radītas, saliekot slāni pa slānim metāla pulverus vai stieples. Metāla 3D drukāšana atšķiras no parastajām atņemšanas vai līdzvērtīgu materiālu ražošanas metodēm ar to, ka tā var precīzi "izdrukāt" metāla materiālus paredzētajā formā atkarībā no datora modeļiem, nevis izmantojot veidnes. Papildus ievērojami pieaugošajai komponentu precizitātei šī "no nulles" ražošanas tehnika sniedz dizaineriem līdz šim nedzirdētu dizaina brīvību.
Ideja par stiprības uzlabošanu, izmantojot metāla 3D drukāšanu
Galvenie iemesli, kāpēc metāla 3D drukas tehnoloģija var būt zināmā mērā nozīmīga stiprības uzlabošanā, galvenokārt ir saistīti ar šādām funkcijām:
Metāla 3D drukas tehnika var izveidot biezu mikrostruktūru, precīzi pārvaldot katra metāla pulvera slāņa kušanas un sacietēšanas procesu, tādējādi samazinot caurumus un trūkumus un tādējādi palielinot komponentu vispārējo izturību.
Optimizētu materiālu izplatīšana: izmantojot topoloģisko optimizāciju un citus tehniskos rīkus atkarībā no komponentu sprieguma situācijas, dizaineri var maksimāli palielināt materiālu sadalījumu metāla 3D drukāšanas procesā, lai materiāli tiktu nostiprināti galvenajās stresa zonās un attiecīgi samazināti. nekritiskajās vietās, tādējādi nodrošinot spēku un samazinot svaru.
Uzlabota materiālu izvēle: starp augstas veiktspējas metāla materiāliem, kas pieejami metāla 3D drukāšanai, ir titāna sakausējumi, augstas temperatūras sakausējumi uz niķeļa bāzes utt. Šie materiāli var atbilst stingrajiem komponentu izturības kritērijiem aviācijas un kosmosa nozarē ar to izcilajām augstām īpašībām. izturība, liela stingrība un spēcīga izturība pret koroziju.
Metāla 3D drukas tehnoloģijas apvienošana ar sarežģītu sprieguma analīzes programmatūru ļauj precīzi veikt komponentu spriedzes analīzi, prognozēt un optimizēt to sprieguma apstākļus, tādējādi uzlabojot komponentu izturību.
Aviācijas un kosmosa komponentu metāla 3D drukāšanas lietojumprogramma
Metāla 3D drukāšanas tehnoloģija tiek plaši izmantota gaisa kuģu rūpniecībā, lai ražotu vairākas svarīgas sastāvdaļas, tostarp dzinēja lāpstiņas, turbīnu diskus, sadegšanas kameras, šasiju utt. Šīm daļām ir jāiztur diezgan augsta temperatūra un spiediens, un papildus to sarežģītajai konstrukcijai ir nepieciešama liela izturība. .
Izmantojot aviācijas dzinējus kā piemēru, tajos atrodamas daudzas svarīgas detaļas, tostarp zema spiediena turbīnu lāpstiņas, degvielas iesmidzinātāji utt. Pateicoties ideālam dizainam un materiālu izvēlei, metāla 3D drukas tehnoloģija ne tikai garantē precīzu izgatavošanu, bet arī ievērojami palielina komponentu izturība un ilgmūžība. Piemēram, lai arī saglabājot lielisku stiprības un svara attiecību, zemspiediena turbīnu lāpstiņas, kas sastāv no TiAl sakausējuma, ir aptuveni par 50% vieglākas nekā parastie augstas temperatūras sakausējumi uz niķeļa bāzes, tādējādi samazinot visas zemspiediena turbīnas svaru.
Turklāt ar metāla 3D drukāšanu ir iespējama sarežģītu dizainu tieša izgatavošana ar iekšējiem dzesēšanas kanāliem, porainu konstrukciju utt. Maksimizējot plūsmu un materiālu sadalījumu, šīs konstrukcijas formas palielina komponentu siltuma izkliedes efektivitāti un nestspēju, tādējādi uzlabojot to izturību. .
Metāla 3D drukāšanas ievērojamā ietekme
Metāla 3D drukāšanas tehnoloģijas izmantošana, lai palielinātu kosmosa komponentu izturību, ne tikai palielina detaļu uzticamību un veiktspēju, bet arī rada šādus būtiskus efektus:
Zemākas ražošanas izmaksas: samazinot materiālu atkritumu daudzumu, vienkāršojot ražošanas procesu un saīsinot ražošanas ciklus, metāla 3D drukas tehnoloģija samazina komponentu ražošanas izmaksas.
Augstāka dizaina efektivitāte: Metāla 3D drukas tehnoloģija sniedz dizaineriem vēl nedzirdētu dizaina brīvību, ļaujot ātrāk izveidot komponentus ar lielāku veiktspēju un tādējādi uzlabot dizaina efektivitāti.
Jaunu produktu ieviešanas tempa paātrināšana: Ātra prototipu un testa paraugu izgatavošana, ko nodrošina metāla 3D drukas tehnoloģija, paātrina jaunu izstrādājumu testēšanas un apstiprināšanas procesu, tādējādi paātrinot jaunu produktu izlaišanas tempu.
Lietišķā metāla 3D drukas tehnoloģija ir veicinājusi tehnoloģiskās inovācijas kosmosa nozarē, izmantojot jaunu materiālu, procesu un tehnoloģiju izpēti un lietojumprogrammu atbalstu.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-aluminium-racing-car-radiator.html