Alapelvek és fém 3D nyomtatási technológia osztályozása
A fémporok vagy -huzalok rétegenkénti egymásra helyezésével a fém 3D nyomtatási technológiák valódi modellekké varázsolják a CAD-modelleket. A közvetlen fémlézeres szinterezést (DMLS), az első fém 3D nyomtatási szabadalmat az 1990-es években szerezte meg az EOS Germany. Ez a négy technika – a porágyas fúzió, a ragasztóanyag-permetezés, a közvetlen energialeválasztás és az anyagextrudálás – többnyire meghatározza a jelenlegi fém 3D-nyomtatást.
A DMLS, a szelektív lézerolvasztás (SLM) és az elektronsugaras olvasztás (EBM) együtt porágyas fúziót alkotnak. Ezek a technológiák rétegről rétegre építenek lézer- vagy elektronsugarat, fémport olvasztva. Míg az EBM szinte bármilyen geometriai alakzatot nagy pontossággal képes előállítani, beleértve az olyan anyagok megmunkálását is, mint a titánötvözetek és a magas hőmérsékletű nikkelötvözetek, a DMLS-t szinte bármilyen fémötvözetből lehet tárgyakat készíteni, az SLM pedig meglehetősen sűrű és erős nyomtatott tárgyakat készít. .
Tintasugaras segítségével a ragasztót fémporágyra csepegtetjük, ragasztópermetezéssel – például többsugaras fúzióval (MJF) és nanorészecskés szórással (az NPJ fokozatosan rétegről rétegre szilárdítja a port, így a teljes termék készül. Ezzel a módszerrel nagyobb alkatrészek is előállíthatók , amely szobahőmérsékleten is tud működni tartószerkezetek igénye nélkül.
A közvetlen energiás leválasztás magában foglalja a lézeres anyagleválasztást (LMD), az ívadalékos gyártást (WAAM) és a közvetlen fémleválasztást (DED). Ezek a módszerek fémport vagy huzalt extrudálnak, és rétegről rétegre azonnal alkalmazzák a nagy energiájú ütésekre, olvasztásra és építkezésre. Míg az LMD hatékonyan tudja felhasználni az anyagokat a nagy sűrűségű és nagy mechanikai teljesítményű nyomtatáshoz, a DED helyreállíthatja a törött fémrészeket és új alkatrészeket adhat hozzá.
A kis fémrészecskékkel impregnált polimer szálak vagy huzalok használata rétegenkénti nyomtatáshoz, majd a fémrészecskék szilárd fémmé olvasztása zsírtalanítási és szinterezési eljárásokkal, anyagextrudálás – például olvadt leválasztási modellezés (FDM) és olvadóbiztosítékgyártás (FFF-lehetővé teszi a ez).
Fém 3D nyomtatás könnyű kivitelben
A fém 3D nyomtatási technológia, amelyet többnyire a következő jellemzők képviselnek, nagy előnyökkel jár a repüléstechnikai alkatrészek könnyű kialakításában.
Szerkezetoptimalizálás tervezése: Az alkatrészek összetett geometriai formái, beleértve az üreges rácsos szerkezeteket, az üreges szendvics/vékonyfalú megerősített szerkezeteket, az integrált szerkezeteket és a topológia optimalizált szerkezeteket, közvetlenül előállíthatók fém 3D nyomtatással. Ezek a szerkezeti formák csökkentik az anyagfelhasználást, miközben megőrzik vagy növelik a szerkezeti szilárdságot, ezáltal könnyű kialakítást érnek el.
A vékony panelekből és vastag magokból álló üreges szendvics/vékonyfalú megerősített szerkezet elosztja a külső feszültségeket, növeli a hajlítási merevséget és szilárdságot, valamint súlyt takarít meg.
Üres rácsszerkezet: A szilárdság, merevség és szívósság egyensúlyba hozható a rács relatív sűrűségének és egységcella-elrendezésének változtatásával, így a tömeg több mint 70%-kal csökkenthető.
Holisztikusan strukturált Topológia optimalizációs struktúra: Matematikai módszerekkel az optimális szerkezeti kialakítás megtalálása, az objektum belső szerkezetének megváltoztatásával, az anyagfelhasználás minimalizálásával a szerkezeti szilárdság megőrzése mellett. Egyesítsen több alkatrészt egyetlen egységbe, így csökkenthető a csatlakozási szerkezetek, például a karimák és a hegesztési varratok, egyszerűsítve az összeszerelési folyamatot és optimalizálva a funkcionális tervezést.
A teljesítmény javítása és az anyagok kiválasztása: Az űrrepülésben való felhasználás kiválóan illeszkedik különféle könnyűfém-ötvözetekhez, beleértve a titánötvözeteket és az alumíniumötvözeteket is, amelyek nagy szilárdsággal és alacsony sűrűséggel rendelkeznek, és így megfelelőek a fém 3D nyomtatási technológiájához. Az optimális nyomtatási paraméterek és hőkezelési technikák révén tovább javulnak az anyagok mechanikai tulajdonságai és tartóssága.
gyors prototípuskészítés és javítás: A fém 3D nyomtatási technológiával lehetővé tett prototípus alkatrészek gyors gyártása segít a tervezőknek megerősíteni a friss tervezési ötleteket. Ezzel egyidejűleg lerövidítheti a javítási ciklusokat, csökkentheti a gyártási költségeket, gyors alkatrészgyártást és a sérült alkatrészek pontos javítását érheti el.
Különleges alkalmazási helyzetek
A fém 3D-nyomtatási technológiával például a repülőgép-hajtóművek bonyolult szerkezeti elemeket, köztük égéstereket és turbinalapátokat tudnak előállítani. Ezeket az alkatrészeket úgy finomították, hogy csökkentsék az anyagfelhasználást, miközben javítják a teljesítményt és a tartósságot. Ezenkívül fontos alkatrészekkel is elérhető, beleértve a futóművet és a repülőgép-tartókat. Ezek az alkatrészek nem csak kis súlyúak, hanem a szerkezeti tervezés optimalizálása révén növelik a teherbíró képességet és a tartósságot is. A fém 3D nyomtatási technológia emellett minimalizálhatja a gyártási költségeket, egyszerűsítheti a gyártási technikákat, és csökkentheti az összeszerelési struktúrákat és a bonyolultságot.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-exchanger.html