Kādi ir tipiski metāla 3D drukāšanas gadījumi smagajās rūpnieciskajās iekārtās?

1. Kuģa piedziņas sistēma: sūkņa strūklas lāpstiņu "gudras ražošanas" revolūcija
Lietas priekšvēsture: kuģu dzenskrūves ir galvenie zemūdeņu un lielo kuģu enerģijas avoti. Šo dzenskrūvju lāpstiņām ir jāspēj izturēt sarežģītus šķidruma apstākļus ar augstu spiedienu un ātru plūsmu. Tradicionālajā ražošanā tiek izmantotas lielas kalšanas preses, taču iekārtu izmēru un procesa ierobežojumu dēļ ir grūti vienlaikus izgatavot sarežģītas virsmas un iekšējos dzesēšanas kanālus.
Izrāviens tehnoloģijā: Zhang Haiou komanda Huazhong Zinātnes un tehnoloģijas universitātē izstrādāja 3D drukas tehnoloģiju "Micro Casting and Forging", kas apvieno metāla liešanas un kalšanas procesus. Tas ļauj integrēti ražot sūkņa strūklas lāpstiņas gan ar piedevām, gan atņemšanas materiāliem, izmantojot sinhronu kausēšanu un kalšanu. Piemēram, šī tehnoloģija samazina laiku, kas nepieciešams liela kuģa sūkņa reaktīvo dzinēja izgatavošanai, no 9 mēnešiem līdz 3 mēnešiem. Tas arī uzlabo detaļu mehāniskās īpašības par 30%, padara tās precīzākas par 0,5 mm līdz 0,1 mm, kā arī novērš visus liešanas defektus, piemēram, plaisas un poras.
Vērtība nozarei: šī metode atbilst lielu metāla detaļu izmēra ierobežojumiem, tāpēc kuģu piedziņas sistēmām nav jāizmanto 10 000 tonnu kalšanas iekārtas. Tas ievērojami samazina ražošanas izmaksas un laiku. Šobrīd ar to saistītās tehnoloģijas ir izmantotas iekšzemes gaisa kuģu pārvadātājiem, milzīgiem sašķidrinātās dabasgāzes transportēšanas kuģiem un citai valsts smagajai tehnikai. Tas palīdz kuģu būves nozarei kļūt gudrākai un zaļākai.
2. Naftas urbšanas iekārtu solāro zobratu "ātrā pielāgošana".
Lietas priekšvēsture: Saules zobrats Master Drilling urbšanas iekārtas planetāro zobratu komplektā ir bieži jāmaina, taču parastās liešanas procedūras nodrošināšanai nepieciešami trīs mēneši, kas apgrūtina ārkārtas vajadzību apmierināšanu.
Liels solis uz priekšu tehnoloģijā: ar Desktop Metal Studio 3D drukāšanas sistēmu jūs varat drukāt, attaukot, saķepināt un termiski apstrādāt zobratus tikai trīs nedēļās, izmantojot metāla pulvera tehnoloģijas līmes izsmidzināšanu. Plazmas nitrēšanas tehnika ir padarījusi zobrata virsmas cietību 64 HRC, kas ir daudz augstāka nekā kalto detaļu 45 HRC. Piegādes laiks ir samazināts par 80%, bet izmaksas ir samazinātas par 60%.
Vērtība nozarei: šis gadījums pierāda, ka metāla 3D drukāšana ir rentablāka un efektīvāka, lai izgatavotu nelielas pielāgotu detaļu partijas smagajai rūpniecībai. 3D drukāšanas tehnoloģija var nodrošināt ražošanu pēc-pieprasījuma, atbrīvoties no veidņu krājumu izdevumiem un palīdzēt optimizēt projektēšanas iterācijas nozarēm, kurās ir lielas mašīnas un tik plaši naftas urbšanas cikli.
3. Aviācija: jaunas raķešu sprauslu konstrukcijas, kurās izmanto vairāk nekā vienu materiālu
Lietas priekšvēsture: Raķešu vilces sistēmām ir jādarbojas ļoti augstā temperatūrā un spiedienā. Tradicionālās sprauslas izmanto tikai vienu materiālu, tāpēc ir grūti atrast kompromisu starp karstumizturību un siltumvadītspēju.
Tehnoloģiskais sasniegums: InssTek un Korejas Aviācijas un kosmosa pētniecības institūts ir sadarbojušies, lai izveidotu pasaulē pirmo daudzu{0}}materiālu raķešu sprauslu, izmantojot virzītās enerģijas pārklāšanas (DED) tehnoloģiju. Uzgaļa iekšpuse ir izgatavota no alumīnija bronzas, un uz milimetra ir dzesēšanas kanāli. Ārpuse ir izgatavota no Inconel 625, niķeļa{4}}sakausējuma, un pagarinājuma daļas ir izgatavotas no C-103 niobija sakausējuma. Slāņu apdruka un termiskā apstrāde ļauj savienot dažādus metālus bez šuvēm. Degšanas testi ir parādījuši, ka materiāla stiprība ir 1200 MPa un siltumvadītspēja ir par 40% lielāka.
Vērtība nozarei: Multimateriālu 3D drukatehnoloģija nodrošina individuālus risinājumus aviācijas un kosmosa nozarei, pārkāpjot materiālu kombināciju standarta procedūru ierobežojumus. Piemēram, Renishaw izgatavoja titāna sakausējuma velosipēdu kloķus Lielbritānijas riteņbraukšanas komandai. Šiem kloķiem ir iekšējā režģa struktūra, kas padara tos par 30% vieglākus, vienlaikus saglabājot spēkus, kas palīdz tiem cīnīties par olimpiskajām medaļām.
4. Enerģijas aprīkojums: milzīgo spiedtvertņu "bez veidņu -ražošana"
Lietas priekšvēsture: spiedtvertņu izgatavošana vecmodīgi- ietver veidņu izmantošanu un metināšanu, kas aizņem ilgu laiku un var izraisīt noplūdes. Somijas uzņēmumam ANDRITZ ir jāizgatavo skābes-izturīgi nerūsējošā tērauda konteineri ķīmijas nozarei. Tvertnēm jābūt 900 milimetru platām un 1600 milimetru augstām. Pārbaudes spiedienam jābūt 111 bāriem, lai gan projektētais spiediens ir tikai 10 bāri.
Tehnoloģiskais sasniegums: izmantojot loka piedevu ražošanas (WAAM) tehnoloģiju, kā izejmateriāls tiek izmantota skābes-izturīga nerūsējošā tērauda stieple, un robota roka vada loka kausēšanu, lai slāni pa slānim izveidotu konteinera korpusu. Šai tehnikai nav vajadzīgas veidnes, un to var izgatavot nedēļas laikā. Tas ir izturējis EN 13445-3 standarta testu, un tā materiāla izmantošanas līmenis ir 98%, kas ir par 40% lielāks nekā citām metināšanas metodēm.
Nozares vērtība: WAAM tehnika ir piemērota lielu metāla detaļu gandrīz{0}}tīkla veidošanai, kas ievērojami samazina enerģijas iekārtu izpētes un izstrādes laiku. Piemēram, ArcelorMittal piecu izvadu koksa krāsns sprausla apvieno piecas atsevišķas daļas vienā 3D drukātā daļā. Tas samazina ražošanas laiku no četriem mēnešiem līdz trim nedēļām un uz pusi samazina uzturēšanas izmaksas.
5. Rūpnieciskā automatizācija: 3D metāla drukāšana bez atbalsta konstrukcijām
Lietas priekšvēsture: 3D drukājot metālu vecmodīgā-veidā, jums ir jāizveido atbalsta konstrukcijas, lai apstrādājamā detaļa nelocītu, taču tas tērē daudz materiālu un maksā daudz naudas, lai pabeigtu.
Tehnoloģiskais sasniegums: Lāzermetināšanas darba vienība, pie kuras KUKA un HS Automation strādāja kopā, ļauj veikt "neatbalstītu drukāšanu", vienlaikus pārvietojot KR IONTEC robotu un apgriežamo galdu. Piemēram, šī tehnoloģija var izdrukāt sarežģītas formas ar sieniņu biezumu 2 milimetri, izmantojot nerūsējošā tērauda instrumentus. Tas samazina izmantotā materiāla daudzumu par 98% un apgriešanai nepieciešamo laiku par 75%. To var arī drukāt ar vairākiem dažādiem materiāliem, piemēram, titāna un hroma niķeļa dzelzs sakausējumiem.
Nozares vērtība: Neuzraudzīta drukas tehnoloģija atvieglo lielu rūpniecisko detaļu izgatavošanu, jo īpaši instrumentu, speciālo iekārtu un citu lietu izgatavošanai. Piemēram, Huashu High Tech ražoja titāna sakausējuma elektriskā motocikla rāmi uzņēmumam Stark Future, ko var izdrukāt milzīgos izmēros (720x420x650mm), izmantojot nepārtrauktas piedevas ražošanas risinājumus (CAMS). Tas padara ražošanu četras reizes efektīvāku un samazina izmaksas par 30%.