Principi un metāla 3D drukas tehnoloģiju klasifikācija
Metāla pulverus vai stieples, slāņa kārtā sakraujot, metāla 3D drukas tehnoloģijas pārvērš CAD modeļus reālos modeļos. Tiešā metāla lāzera saķepināšana (DMLS), pirmais metāla 3D drukāšanas patents, tika iegūts 1990. gados EOS Germany. Šīs četras metodes – pulvera slāņa saplūšana, līmes izsmidzināšana, tieša enerģijas nogulsnēšana un materiālu ekstrūzija – galvenokārt nosaka metāla 3D drukāšanu, kāda tā ir šobrīd.
DMLS, selektīvā lāzerkausēšana (SLM) un elektronu staru kausēšana (EBM) kopā veido pulvera slāņa saplūšanu. Šīs tehnoloģijas slāni pa slāņiem konstrukcijas, izmantojot lāzera vai elektronu starus, kausējot metāla pulveri. Lai gan EBM var radīt gandrīz jebkuru ģeometrisku formu ar lielu precizitāti, tostarp grūti apstrādāt materiālus, piemēram, titāna sakausējumus un niķeļa augstas temperatūras sakausējumus, DMLS var izmantot, lai konstruētu objektus no gandrīz jebkura metāla sakausējuma, SLM ģenerē drukātus objektus, kas ir diezgan blīvi un spēcīgi. .
Izmantojot tintes strūklu, lai nomestu līmi virs metāla pulvera slāņa, līmes izsmidzināšana, piemēram, vairāku strūklu saplūšana (MJF) un nanodaļiņu izsmidzināšana (NPJ pakāpeniski sacietē pulveri pa slānim, tādējādi iegūstot visu produktu. Ar šo metodi var izgatavot lielākas daļas , kas var darboties istabas temperatūrā bez atbalsta konstrukcijām.
Tiešā enerģijas pārklāšana ietver lāzera materiālu uzklāšanu (LMD), loka piedevu ražošanu (WAAM) un tiešo metālu uzklāšanu (DED). Šīs metodes izspiež metāla pulveri vai stiepli un uzreiz uzklāj to uz augstas enerģijas triecieniem, kušanu un veidošanu slāni pa slānim. Lai gan LMD var efektīvi izmantot materiālus, lai veiktu augsta blīvuma un augstas mehāniskās veiktspējas drukāšanu, DED var atjaunot salauztas metāla daļas un pievienot jaunas sastāvdaļas.
Izmantojot polimēru pavedienus vai stieples, kas piesūcinātas ar mazām metāla daļiņām, lai drukātu slāni pa slānim, un pēc tam metāla daļiņas izkausē cietā metālā, izmantojot attaukošanas un saķepināšanas procedūras, materiālu ekstrūzijas, piemēram, kausētā nogulsnēšanas modelēšana (FDM) un drošinātāju izgatavošana (FFF ļauj šis).
Metāla 3D druka vieglā dizainā
Metāla 3D drukāšanas tehnoloģijai, kas galvenokārt attēlota tālāk norādītajās funkcijās, ir lielas priekšrocības aeronavigācijas detaļu vieglajā dizainā.
Strukturālās optimizācijas projektēšana: Detaļu sarežģītas ģeometriskās formas, tostarp dobu režģu konstrukcijas, dobas sendviča/plānsienu pastiprinātas konstrukcijas, integrētas konstrukcijas un topoloģijas optimizētas konstrukcijas, var tieši izgatavot ar metāla 3D drukāšanu. Šīs konstrukcijas formas samazina materiālu izmantošanu, vienlaikus saglabājot vai uzlabojot konstrukcijas izturību, tādējādi iegūstot vieglu dizainu.
Veidojot plānus paneļus un biezas serdes, doba sendviča/plānsienu pastiprināta konstrukcija var sadalīt ārējos spriegumus, palielināt lieces stingrību un izturību, kā arī ietaupīt svaru.
Tukša režģa konstrukcija: Var līdzsvarot stiprību, stingrību un stingrību, mainot režģa relatīvo blīvumu un vienības šūnu izvietojumu, tādējādi samazinot svaru par vairāk nekā 70%.
Strukturēta holistiski Topoloģijas optimizācijas struktūra: Izmantojot matemātiskas metodes, lai atrastu optimālo konstrukcijas projektu, mainot objekta iekšējo struktūru, samazinot materiālu izmantošanu, vienlaikus saglabājot konstrukcijas izturību. Apvienojiet vairākas daļas vienā vienībā, tādējādi samazinot savienojuma struktūras, piemēram, atlokus un šuves, vienkāršojot montāžas procesu un optimizējot funkcionālo dizainu.
Veiktspējas uzlabošana un materiālu izvēle: Aviācijas un kosmosa lietojumi būtu lieliski piemēroti dažādiem vieglo metālu sakausējumiem, tostarp titāna sakausējumiem un alumīnija sakausējumiem, kuriem ir augsta izturība un zems blīvums un tādējādi tie ir diezgan piemēroti metāla 3D drukāšanas tehnoloģijai. Turklāt tiek uzlabotas materiālu mehāniskās īpašības un izturība, izmantojot optimālus drukāšanas parametrus un termiskās apstrādes metodes.
ātra prototipu izstrāde un remonts: ātra prototipu detaļu izgatavošana, ko nodrošina metāla 3D drukas tehnoloģija, palīdz dizaineriem apstiprināt jaunas dizaina idejas. Vienlaikus tas var arī saīsināt remonta ciklus, samazināt ražošanas izmaksas, nodrošināt ātru detaļu izgatavošanu un precīzu bojāto detaļu remontu.
Īpašas pielietošanas situācijas
Piemēram, izmantojot metāla 3D drukāšanas tehnoloģiju, lidmašīnu dzinēji var ražot sarežģītas konstrukcijas sastāvdaļas, tostarp sadegšanas kameras un turbīnu lāpstiņas. Šīs sastāvdaļas ir uzlabotas, lai samazinātu materiālu patēriņu, vienlaikus uzlabojot veiktspēju un izturību. Turklāt tas ir sasniedzams ar svarīgām daļām, tostarp šasiju un gaisa kuģa kronšteiniem. Šīs sastāvdaļas ne tikai mazina svaru, bet arī palielina nestspēju un izturību, izmantojot konstrukcijas optimizāciju. Metāla 3D drukas tehnoloģija var arī samazināt ražošanas izmaksas, vienkāršot ražošanas metodes un samazināt montāžas struktūras un sarežģītību.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-exchanger.html