Mi a fém 3D nyomtatás működési elve az ipari berendezésekben?

A technológia szíve: A gyártás eltolódása a szubtraktív és az adalékanyag -gyártás között
A legfontosabb részefém 3D -s nyomtatása fém összetevőket pontosan a megfelelő módon helyezi le, amelyet közvetlenül a digitális modellek végeznek. Ez teljesen megváltoztatja a gyártási tipikus "üres feldolgozási szerelvény" ciklust. A Platinum BLT - S1500 berendezésnek 10 laser szinkron szkennelési rendszere van, amely lehetővé teszi, hogy a legmagasabb pontossággal 0,06 mm rétegenként nyomtatjon egy 1,5 méter széles formáló kamrában. A munkafolyamatban négy fő lépés van:
Modellezés és szeletelés digitális formában: Használja a CAD szoftvert a 3D modellek készítéséhez, majd használjon szeletelő szoftvert, mint például a mágia, hogy az olvasható STL fájlokká alakítsák őket. Állítsa a réteg vastagságát 0,02–0,1 mm -re, az anyag tulajdonságaitól függően.
PORP -ágy előkezelése: A porelterjesztő berendezés egyenletesen eloszlatja a gömb alakú titánötvözet port a munkapadon vákuumban vagy inert gázkörnyezetben. A réteg vastagságát ± 5 μm -en belül szabályozzuk.
Szelektív olvadás magas - Energy Beam -rel: A lézer galvanométer eszköz 20 m/s sebességgel mozog az aktuális réteg keresztje fölött - szakaszon, és a port folyékony fém medencébe olvadja. A Marangoni konvekció ezután segíti a fémet sűrűbbé és megszilárdításában.
Réteg réteg egymásra rakása: A munkapadot egy réteg vastagsága leengedi, és a por lerakódásának, olvadásának és megszilárdulásának ciklusát megismételik, amíg a 100% -os sűrűségű fémobjektumot nem készítik.
A dolgok készítésének ez az új módja az anyaghasználati arányt a régi módszerek 10–20%-ról 90%-ra emelte. Például a GE szélerőmű -főcsapágyának 3D -s nyomtatott változata 40% -kal könnyebb, mint a kovácsolt alkatrészek, és a fejlesztési időt 18 hónapról 3 hónapra csökkenti. Az öt elsődleges eljárás a technológia szempontjából különbözik egymástól.
Az iparban jelenleg két elsődleges típusú fém -3D nyomtatási technológiát használnak: por ágy olvadása és irányított energia lerakódás. Nagy megkülönböztetések vannak közöttük technológiai jellemzők és azok a helyzetek szempontjából, amelyekben felhasználhatók:
1. A por ágyak olvadásának módszere
Szelektív lézer-olvadás (SLM): Meg tudja vágni a titánötvözeteket, a nikkel {{0} alapú ötvözeteket és a 17-4PH rozsdamentes acélt olyan rostos lézerekkel, amelyek 1000–2000 W teljesítményt és dinamikus fókuszáló tükröket használnak, hogy 0,05 mm széles foltot készítsenek. A Platinum Technology kettős lézer -együttműködési technológiája 200% -kal gyorsabbá tette a nyomtatást, és az egyes alkatrészeknél 65% -kal csökkentette a repülési motor üzemanyag -fúvókák előállításának költségeit.
Az elektronnyaláb szelektív olvadás (EBSM) egy olyan módszer, amely 30 kW -os elektronnyalábot használ vákuumban történő működtetéshez és 8 m/s sebességgel történő szkenneléshez. Ez a legjobb, ha a magas olvadási pontokkal, például a tantalummal és a volfrámmal rendelkező fémekkel való munka. A Siemens Energy ezt a technológiát alkalmazza a nukleáris gőzgenerátor csőlapok készítéséhez. Csökkenti a hegesztési számot 127 -ről 3 -ra, és 90%-kal csökkenti a szivárgások veszélyét.
Irányított energia lerakódási módszer lézer a nettó formázáshoz (lencse): Egy koaxiális por -tápláló rendszer 45–106 μm átmérőjű fémport küld a lézeres fókuszáló területre, hogy gradiens anyagokat készítsen. Ennek a technológiának a felhasználásával Honeywell készített egy TI6AL4V/Inconel 718 bimetall turbina lemezt, amely háromszor rezisztens a termikus fáradtsággal szemben.
ARC adalékanyag -gyártás (WAAM): Ez a módszer MIG/TIG hegesztési ívet használ hőforrásként, és akár 8 kg/h értéket is képes letétbe helyezni, így jó a hatalmas szerkezeti alkatrészek elkészítéséhez. A CSIC 725 által készített tengeri meghajtási tengelyek 3D nyomtatási technológiája 40% -kal csökkentette az anyagköltségeket, és 70% -kal növelte a termelést.
Nagy lépések előre az anyagtudományban
A fém 3D nyomtatás anyagrendszere a szokásos ötvözetekről funkcionális és intelligensre változik:
A magas - teljesítmény -ötvözetek fejlesztése: A Shagang Group a GTD222 nikkel - alapú magas - hőmérsékleti ötvözetet készített a repülési ipar keresletére adott válaszként. Szakítószilárdsága 1200 mPa, 650 fokos, ami 25% -kal magasabb, mint a tipikus GH4169 anyag.
Multi - Anyagkompozit technológia: A porrészecskék méretének megváltoztatásával (például 45 μm bázispor és 15 μm finomított por) a titánötvözet szemcsemérete 50 μm -ről 10 μm -ről csökkenthető, több mint 10 ⁷ ciklus fáradtságának.
Intelligens anyagok felhasználása: Az adaptív szelep elkészítéséhez, amely automatikusan megváltoztathatja a 40 és 80 fokos nyílását, az alakmemória -ötvözet részecskéket 316L rozsdamentes acélba implantálják. A pontatlanságot ± 0,5 fokig tartják.
Mély behatolás az ipari - fokozatú felhasználásba
Három magas - végső ipari terület sok felhasználást hajtott végre a fém 3D nyomtatási technológiával:
Aerospace: Az Airbus A350XWB sík 3D nyomtatott titánötvözet -zárójelekkel rendelkezik, amelyek a szerkezetet 30% -kal könnyebbé teszik, és az üzemanyag -hatékonyság 2% -kal jobb. A Rolls Royce Ultrafan Engine Project 3D nyomtatási technológiát használt a kompresszorlapátok számának 36 -ról 18 -ra csökkentésére.
Energiaeszközök: A Negyedik generációs atomenergia -magas - Hőmérsékletű gázhűtéses reaktor gőzgenerátor, amelyet az State Power Investment Corporation készített, 3D nyomtatott nikkel - alapú ötvözött hőátadási csöveket használ. Ez a hőátadási hatékonyságot 92%-ra teszi, ami 8 százalékponttal magasabb, mint a hagyományos minták.
A BMW Group 3D -s nyomtatott alumínium ötvözet akkumulátor tálcákat használt az IX3 elektromos jármű modelljében. Ez 12 kg -os könnyebbé tette az autót, és 15 km -rel növelte NEDC -tartományát.