Mivel a repülőgép-szektor high-tech-intenzív ágazat, a fém alkatrészek teljesítménye leginkább a prémium felszerelések teljesítményét határozza meg. Az új repülőgép-hajtóművek, nagy repülőgépek, új generációs hordozórakéták és más repülőgép-ipari termékek, valamint új anyagok kifejlesztésével a gyártástechnológiai igények is változnak. E tekintetben a fém 3D nyomtatás – különösen az alumíniumötvözetek 3D nyomtatása – alapvetően átalakította a repülőgép-szektort.
1 Az alumíniumötvözetek alkalmazásai a repülőgépiparban: háttér
Nagy fajlagos szilárdsága – azaz nagy szilárdság/tömeg arány – kiváló termikus tulajdonságai – azaz alacsony hőelnyelése – és korrózióállósága miatt az alumíniumötvözetek széles körben alkalmazzák a repülőgépiparban. A nagy technikai nehézségek, a széles anyagfeldolgozási ráhagyások, a rossz felhasználási arányok, a hosszú gyártási ciklusok és a magas költségek miatt a hagyományos gyártási eljárások közé tartozik az öntés, kovácsolás, hegesztés, valamint a mechanikai feldolgozás, amelyre nehéz berendezések és hatalmas formák esetén lehet szükség. A 3D modelladatok alapján a fém 3D nyomtatási technológia hőforrásként lézertől, elektronsugártól vagy ívtől függően rétegről rétegre rakja egymásra az anyagokat, és gyorsan befejezi a nagy teljesítményű, masszív, összetett fém alkatrészek közvetlen közeli kialakítását. Ez alacsony szén-dioxid-kibocsátású, zöld gyártási technológia.
2 A fém 3D nyomtatott alumíniumötvözet főbb jellemzői
Az alumíniumötvözet tökéletes anyag a könnyű súly céljára a repülőgépiparban, mivel sűrűsége nagyjából egyharmada az acélénak és fele a titánénak. A 3D nyomtatási technológiák segítségével a komponensek kialakítása tovább fejleszthető a súly megtakarítása és a szilárdság megőrzése érdekében.
Nagy szilárdság és szívósság: Az alumíniumötvözet szilárdsága ennek ellenére elégséges ahhoz, hogy megfeleljen a repülőgép-szektor anyagszilárdsági kritériumainak, még akkor is, ha szilárdsága/tömeg aránya alacsonyabb, mint a titáné. A hőkezeléssel például az olyan nagy teljesítményű alumíniumötvözetek, mint az Al6061 és az Al7075, igazán nagy szilárdságot érhetnek el.
Az alumíniumötvözetek nagy hővezető képességgel és korrózióállósággal rendelkeznek, beleértve a hőcserélőket és a motorkomponenseket a repülőgépiparban. A bonyolult geometriai formájú alkatrészek – vékony és erős falak – gyártásával például a-3D nyomtatási technológia segít a hőteljesítmény és a korrózióállóság további maximalizálásában.
A 3D nyomtatási technológia jelentős tervezési szabadságot biztosít a mérnökök számára bonyolult geometriájú alumínium alkatrészek (beleértve a rácsokat és a belső csatornákat) létrehozásában, hogy maximalizálják a gyártási alkatrészek teljesítményét és súlyát. A hagyományos gyártási folyamatokkal a tervezési szabadság ezen szintjét nehéz elérni.
A fém 3D nyomtatási technológia a gyors iteráció és a gyártási rugalmasság révén felgyorsíthatja az alkatrészfejlesztés átfutási idejét. Iteratív fejlesztéssel, teszteléssel és tervezési módosítással gyorsan reagálhat a piaci igényekre, kis szériás vagy egyszeri gyártásba kezdhet, és tömeges testreszabást érhet el.
3 A fém 3D nyomtatási alumíniumötvözet speciális alkalmazása az űrhajózásban
Repülőgépek építése: Az alumíniumötvözetből készült 3D nyomtatási technológia alkalmazásai közé tartozik a beépített repülőgép törzs, nagy szerkezeti elemek, teherhordó szerkezeti elemek stb. A 3D nyomtatási technológiával összetett geometriai formák, például repülőgép futómű, hajtóműelemek stb. , ezáltal csökken a repülőgép tömege és nő az üzemanyag-fogyasztás.
műholdak gyártása: Az alumíniumötvözet 3D nyomtatási technológiát a műholdak gyártásában alkalmazzák titán- és alumíniumötvözet konzolok, hidrazin hajtóművek, dugattyúk létrehozására műholdhajtóművekhez, és ezeknek az alkatrészeknek nagy szilárdsággal, korrózióállósággal és könnyű súlyúaknak kell lenniük, a 3D nyomtatási technológia megfelelően kielégíti ezeket az igényeket.
A rakétahajtóművek forróvégű alkatrészeinek, például az égéstereknek és a turbinalapátoknak ellenállniuk kell a magas hőmérsékletű és nyomású, súlyos környezeti hatásoknak. Az összetett hűtőcsatornák, a megnövelt hőhatékonyság és a meghosszabbított élettartam csak néhány azok közül, amelyeket az alumíniumötvözet 3D nyomtatási technológia lehetővé tesz a gyártás során.
4 Fém 3D nyomtatási alumíniumötvözet: kilátások és kihívások
Az alumíniumötvözet 3D nyomtatási technológia még akkor is jelentős nehézségekkel küzd, ha a repülőgépiparban széles körű felhasználási lehetőségei vannak. Az alumíniumötvözetek például nagy reakciókészséggel rendelkeznek, ami hajlamossá teszi őket a törésre és a 3D nyomtatás során előforduló hibákra. Ezenkívül az alumíniumötvözet szilárdsága elmarad a titánötvözet és a nikkel alapú ötvözet szintjétől. Ennek ellenére ezek a problémák fokozatosan megoldódnak, ahogy az új alumíniumötvözetek és a folyamatos technológiai fejlődés előidézi.
Az AlSi10Mg, AlSi12, Al6061 és Al7075 azon kevés prémium alumíniumötvözetek közé tartoznak, amelyeket a közelmúltban kifejezetten additív gyártáshoz hoztak létre. Ezen alumíniumötvözetek kiváló mechanikai, termikus és korrózióállósága miatt számos repülőgépes alkalmazásra alkalmasak. A fém 3D nyomtatási technológiák – mint például a lézerpor ágyas olvasztás (SLM, DMLS), az elektronsugaras olvasztás (EBM) és a ragasztópermetezési technológiák – folyamatos fejlesztésével és finomításával párhuzamosan, amelyek így növelik az alumíniumötvözet 3D nyomtatás pontosságát és hatékonyságát. állandó fejlődésük.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-and-machining-combine-to-create.html