Kāds ir metāla 3D drukas princips rūpnieciskajā aprīkojumā?

Tehnoloģiju sirds: ražošanas maiņa no atņemšanas līdz piedevām
Vissvarīgākā daļaMetāla 3D drukāšanaMetāla sastāvdaļas nolaiž tieši pareizajā veidā, ko tieši veic digitālie modeļi. Tas pilnībā maina tipisko ražošanas ciklu "tukšā apstrādes montāžā". Platinum BLT - S1500 aprīkojumam ir 10 lāzeru sinhronā skenēšanas sistēma, kas ļauj tai drukāt ar visaugstāko precizitāti 0,06 mm vienā slānī formēšanas kamerā, kas ir 1,5 metru platumā. Tās darbplūsmā ir četri galvenie soļi:
Modelēšana un sagriešana digitālā formā: izmantojiet programmatūru CAD, lai izveidotu 3D modeļus, pēc tam izmantojiet šķēlēšanas programmatūru, piemēram, maģiju, lai tos pārvērstu STL failos, kurus var nolasīt. Iestatiet slāņa biezumu uz 0,02–0,1 mm, kas ir atkarīgs no materiāla īpašībām.
Pulvera gultne pirms apstrādes: pulvera izkliedes aprīkojums vienmērīgi izkliedē sfērisko titāna sakausējuma pulveri uz darbagalda vakuumā vai inertā gāzes vidē. Slāņa biezumu kontrolē līdz ± 5 μm robežai.
Selektīva kausēšana ar augstu - enerģijas staru: Lāzera galvanometra ierīce pārvietojas ar ātrumu 20 m/s virs pašreizējā slāņa krusta - sekcijas, pulveri sakausējot šķidra metāla baseinā. Pēc tam Marangoni konvekcija palīdz metālam kļūt blīvākam un sacietētam.
Slānis ar slāņa sakraušanas veidni: Workbench tiek nolaists ar viena slāņa biezumu, un nogulsnējošā pulvera cikls, kušanas un sacietēšanas cikls atkārto, līdz tiek izgatavots metāla objekts ar blīvumu, kas ir tuvu 100%.
Šis jaunais veids, kā padarīt lietas, ir paaugstinājusi materiālo izmantošanas līmeni no 10%–20%veco metodēs līdz virs 90%. Piemēram, GE vēja jaudas galvenā gultņa sēdekļa 3D drukātā versija ir par 40% vieglāka nekā kaltām detaļām un samazina attīstības laiku no 18 mēnešiem līdz 3 mēnešiem. Piecas primārās procedūras tehnoloģiju ziņā atšķiras viena no otras.
Pašlaik rūpniecībā tiek izmantoti divi galvenie metāla 3D drukas tehnoloģijas veidi: pulvera gultnes kausēšana un virziena enerģijas nogulsnēšanās. Starp viņiem ir lielas atšķirības attiecībā uz to tehnoloģiskajām īpašībām un situācijām, kurās tās varētu izmantot:
1. Pulvera gultņu kausēšanas metode
Selektīva lāzera kausēšana (SLM): tas var sagriezt titāna sakausējumus, niķeļa - balstītus sakausējumus un 17-4ph nerūsējošo tēraudu ar šķiedru lāzeriem, kas izmanto 1000 līdz 2000 W jaudas un dinamiskas fokusēšanas spoguļus, lai padarītu 0,05 mm platu vietu. Platinum Technology dubultā lāzera sadarbības tehnoloģija ir padarījusi drukāšanu 200% ātrāk un samazināt aviācijas motora degvielas sprauslu izgatavošanas izmaksas par 65% katram komponentam.
Elektronu staru selektīvā kausēšana (EBSM) ir metode, kas izmanto 30 kW elektronu staru, lai darbotos vakuumā un skenētu ar ātrumu 8 m/s. Tas ir vislabākais, strādājot ar metāliem ar augstiem kausēšanas punktiem, tādiem tantalum un volfrektiem. Siemens Energy izmanto šo tehnoloģiju, lai izveidotu kodola tvaika ģeneratora caurules lapas. Tas samazina metinājumu skaitu no 127 līdz 3 un samazina noplūžu briesmas par 90%.
Virzīta enerģijas nogulsnēšanās metode lāzers netālu no Nett veidošanās (objektīvs): koaksiālā pulvera barošanas sistēma sūta metāla pulveri ar diametru 45–106 μm lāzera fokusēšanas vietā, lai izgatavotu gradienta materiālus. Izmantojot šo tehnoloģiju, Honeywell ir izveidojis Ti6al4V/Inconel 718 bimetāla turbīnu disku, kas ir trīs reizes izturīgāks pret termisko nogurumu.
ARC piedevu ražošana (WAAM): šī metode kā siltuma avotu izmanto MIG/TIG metināšanas loku un var nogulsnēties līdz 8 kg/h, padarot to labu masīvu konstrukcijas detaļu izgatavošanai. 3D drukāšanas tehnoloģija jūras piedziņas vārpstām, ko izgatavo CSIC 725, ir samazinājusi materiālu izmaksas par 40% un palielināja ražošanu par 70%.
Lieli soļi uz priekšu materiālu zinātnē
Metāla 3D drukas materiālu sistēma mainās no standarta sakausējumiem uz funkcionāliem un gudriem:
Augsta - veiktspējas sakausējumu izstrāde: Shagang Group ir padarījusi GTD222 niķeļa - balstītu augstu - temperatūras sakausējumu, reaģējot uz pieprasījumu aviācijas nozarē. Tā stiepes izturība ir 1200MPA ar 650 grādiem, kas ir par 25% lielāks nekā tipiskais GH4169 materiāls.
Multi - Materiāla kompozītmateriāla tehnoloģija: mainot pulvera daļiņu lielumu (piemēram, 45 μm bāzes pulvera un 15 μm rafinēta pulvera) titāna sakausējuma graudu lielumu var samazināt no 50 μm līdz 10 μm, piešķirot tam noguruma kalpošanas laiku, kas pārsniedz 10 ⁷ ciklus.
Izmantojot viedos materiālus: lai izveidotu adaptīvu vārstu, kas var automātiski mainīt tā atveri no 40 līdz 80 grādiem, formas atmiņas sakausējuma daļiņas tiek implantētas 316L nerūsējošā tēraudā. Neprecizitāte tiek saglabāta līdz ± 0,5 grādiem.
Dziļā iespiešanās rūpnieciskajā - pakāpes lietošanā
Trīs augsti - gala rūpniecības apgabali ir daudz izmantojuši metāla 3D drukas tehnoloģiju:
Aviācijas un kosmosa: Airbus A350XWB plaknei ir 3D drukātas titāna sakausējuma kronšteini, kas padara struktūru par 30% vieglāku un degvielas efektivitāti par 2% labāku. Rolls Royce Ultrafan motora projektā tika izmantota 3D drukāšanas tehnoloģija, lai samazinātu kompresora asmeņu skaitu no 36 līdz 18. Tas padarīja vilci - līdz - svara attiecību par 15% augstāku.
Enerģijas instrumenti: Ceturtās paaudzes kodolenerģija Augstas - Temperatūras gāzes atdzesēta reaktora tvaika ģenerators, ko izgatavo valsts enerģijas investīciju korporācija, izmanto 3D drukātu niķeļa - balstītas sakausējuma siltuma pārneses caurules. Tas padara siltuma pārneses efektivitāti par 92%, kas ir par 8 procentpunktiem augstāku nekā tradicionālie dizainparaugi.
BMW grupa IX3 elektriskā transportlīdzekļa modelī ir izmantojusi 3D drukātas alumīnija sakausējuma akumulatora paplātes. Tas padarīja automašīnu 12 kg vieglāku un palielināja NEDC diapazonu par 15 km.