Megfelelő -e a fém 3D nyomtatás magas - szilárdsági terheléshez - csapágy alkatrészek?

1, nagy lépés előre az anyagok működésében: A laboratóriumból a gyárba megyek
A Metal 3D nyomtatás lehetővé tette 12 típusú magas - teljesítményanyagok felhasználását az iparban. Az olyan alapvető anyagok, például a titánötvözetek, a nikkel - alapú magas - hőmérsékleti ötvözetek, a tantalum fémek és mások mechanikai tulajdonságai elérték, vagy akár meghaladták a kovácsolási követelményeket. Az Egyesült Királyság Oxfordi Egyetemi csapata lézerpor -ágy olvadási technológiát alkalmazott a tantalum fém alkatrészek kinyomtatására. Ezek a részek ugyanúgy reagáltak a hatásokra, mint a kovácsolt tantalum, ha súlyos 125–437 GPa nyomásnak vannak kitéve. Ennek az eredménynek köszönhetően a 3D -s nyomtatott tantalum most a legjobb anyag a nukleáris fúziós reaktorpelletek és az űrhajó sugárzási árnyékolásához. A Platinum Technology Ultra - finom szemcsés titán ötvözet porja a nyomtatott alkatrészek kovácsolt alkatrészeinek 92% -os fáradtságát kínálja. Ha 12 tonna szakítószilárdságát alkalmazzák a Platinum Technology által készített C919 repülőgép központi szárny szélső csíkjára, akkor 37% -kal kevesebbet deformál, mint a tipikus kovácsolás.
Az alumíniumötvözetek világában a 3D -s nyomtatás átjutott a hagyományos casting erőt. Az SLM technológiát egy bizonyos vállalat alkalmazta a 7075 alumíniumötvözet kinyomtatására. A szemcsék orientációjának és a hőkezelési eljárás megváltoztatásának megváltoztatásával a szakítószilárdság 580 mPa -ra emelkedett, ami 15% -kal több, mint amit általában a T6 kovácsolásban találnak. Jól működött egy bizonyos típusú pilóta nélküli légi jármű - csapágykeretén. A multi - anyagkompozit nyomtatás forradalmian új fejlemény. Egy orvosi cég létrehozott egy titán/hidroxiapatit gradiens anyag acetabularis csészét, amelynek a felszínén bioaktív réteg van, amely elősegíti a csontok növekedését, és egy belső magas - szilárdsági titán mátrix, amely képes kezelni az emberi mozgás súlyát. Ez a protézist akár 25 évig tartja.
2, Strukturális innováció: A "szubtraktív gyártás" -ról a "topológia optimalizálására" való áttérés
A fő előnyefém 3D -s nyomtatásaz, hogy bonyolult formákat készíthet, amelyeket más módszerek nem tudnak. A topológia optimalizálásának felhasználásával a Boeing 787 Dreamliner motor tartója 20 elemet egy darabra egyesíti a 3D nyomtatás segítségével. A biomimetikus rácsszerkezet 40% -kal jobbá teszi a dolgokat a stressz terjesztésében, miközben 30% -kal könnyebbé teszi őket. Ezt a tervezési ötletet sokat használták az autóiparban. Például a BMW Group 3D -s nyomtatott alumíniumötvözet -kormánycsípést készített az i8 Roadster számára, amely könnyű a belső üreges rács kialakítása miatt. 22% -kal merevebb, mint a hagyományos kovácsolás, és 2 millió fáradtsági tesztet tett.
A konformális hűtővíz -áramkör technológiája a 3D -s nyomtatás "gyilkos alkalmazásává" vált a penészüzletben. Egy társaság spirális hűtővíz -áramkört dolgozott ki az autó lökhárító formáihoz, amelyek csökkentik a penész készítéséhez szükséges időt 90 másodpercről 55 másodpercre, és 82%-kal csökkentik a deformáció és a deformáció sebességét. A Hot Runner rendszernek úttörőbb tokja van: a szokásos forró fúvóka 12 részből áll, míg a 3D -s nyomtatott integrált forró fúvóka csak 3 -ra van szüksége. A belső csatornák optimalizálásával a termikus tágulási együtthatót 35%-kal csökkentik, ami nagymértékben növeli a fröccsöntés pontosságát.
3, A folyamat validálása: az egyik összetevő elkészítésétől a sokuk készítéséig
Számos iparág kimutatta, hogy a fém 3D nyomtatás felhasználható a dolgok nagy mennyiségben történő elkészítésére. A Shenyang Aircraft Industry Corporation (Shenyang Aircraft Corporation) tömeges - előállított 3D -s nyomtatott titánötvözet -terhelést készített - csapágykeretek az új repülőgép -modellekhez. Minden sík több mint 300 ilyen keretet használ, ami 272 kilogramm könnyebbé teszi őket, mint a hagyományos módszerek, és évente 640 000 liter üzemanyagot takarít meg. A Porsche 3D nyomtatást alkalmaz a 911 GT2 RS dugattyú elkészítéséhez, amely 30 lóerővel növeli a motor teljesítményét a hűtőcsatornák architektúrájának javításával. Ezt a technológiát egy olyan gyártósoron is alkalmazták, amely évente 100 000 készletet készít.
A 3D -s nyomtatás Az erős alkatrészek valószínűleg hasznosak az orvosi szakmában. A Johnson & Johnson készített 3D - nyomtatott porózus titán -ötvözet acetabularis csésze, a biomimetikus csontok trabekuláris szerkezetének kialakításának köszönhetően növelte a csontképződés sebességét. A világ több mint 500 000 esetén használták. Egy vállalat elkészített egy egyedi 3D -s nyomtatott titánötvözet csontlemezt az ortopédiai műtéthez, amely megváltoztathatja a lyukak elhelyezését és alakját a beteg CT -adatainak alapján. Ez 40% -kal csökkenti a műtéti időt a normál lemezekhez képest, és a műtét után 6 héttel felgyorsítja a gyógyulást.
4, A gazdaság szerkezetátalakítása: A "magas - költségkísérletezés" -ről a "mainstream gyártáshoz"
A fém 3D nyomtatás nagyméretű használatának kulcsa a költségek csökkentése. A Wohlers Associates szerint az ipari adalékanyag -gyártási rendszerek átlagos ára szerte a világon a 2019. évi 98 105 dollárról 2021 -ben 93 404 dollárra csökkent. Ugyanakkor a nyomtatási hatékonyság 300%-kal növekedett. A Platinum saját 3D -s nyomtatási porának ára 2022 -ben 1,4448 millió jüan/tonnáról 781900 jüan/tonna volt. Ugyanakkor a bruttó haszonkulcs 38,98%-ra emelkedett, ami azt mutatja, hogy a társaság képes volt kihasználni a méretgazdaságosság előnyeit.
A ragasztók permetezésének új módja új módszert nyitott meg a dolgok széles körű elkészítésére. Az asztali fém és a Tritech titán alkatrészek együtt működtek egy titánötvözet -kötőanyag spray -eljárás létrehozásában. Ez a folyamat lehetővé teszi a - titánötvözet alkatrészek előállítását zöld testek nyomtatásával, a vákuumban 98%-os sűrűségre, majd a felület megmunkálásával vagy befejezésével. Az SLM technológiához képest ez a megközelítés 40% -ról 60% -ra csökkenti az anyagok, a berendezések, az energiafelhasználás és az egyéb dolgok árait. Ezt a technológiát egy bizonyos elektromos 3C vállalat használja a 316L rozsdamentes acél órák tesztelésére és készítésére. Az egyes darabok költsége 35% -kal alacsonyabb, mint a szokásos fröccsöntésnél.