Ar galima naudoti metalo 3D spausdinimą pramoninės įrangos dalims perdaryti?

1. Technologinis proveržis: šuolis nuo „remonto“ iki „atgimimo“
Pagrindinis metalo 3D spausdinimo pranašumas yra tas, kad jis labai tiksliai gali sutvarkyti sudėtingus geometrinius dizainus. Pavyzdžiui, standartiniam orlaivio variklio turbinų peiliukams gaminti reikia rankinio suvirinimo, kad būtų galima sugadinti šiluminio barjerinio sluoksnio pažeidimą. Ši procedūra gali lengvai sukelti šiluminio įtempių koncentraciją, o suremontuotas ašmenys gali trukti tik 60% tol, kol originalus dizainas. „Platinum Technology Co., Ltd.“ naudoja selektyvios lazerio lydymosi (SLM) technologiją, kad sėkmingai atspausdintų ir ištaisytų priekinių kraštų plėvelės aušinimo skylutes turbinų ašmenimis, pakeisdami lazerio intensyvumą ir nuskaitymo kelią. Pataisytos peiliukai per 2000 šiluminių ciklų buvo aukštoje 1150 laipsnio temperatūroje, be jokių įtrūkimų ar nulupimo dangos. Palyginti su ankstesnėmis procedūromis, tarnavimo laikas buvo 40% ilgesnis, o remonto ciklas buvo sumažintas nuo 30 dienų iki 72 valandų.
Norėdami išspręsti nuovargio įtrūkimų problemą pagrindinėse aukštos - greičio geležinkelio vežimėlių dalyse, CRRC sugalvojo perdirbimo technologiją, pagrįstą elektronų pluošto tirpimu (EBM). Gradiento stiprumo struktūra spausdinama įtrūkimo vietą, gaunant tikslų skaitmeninį įtrūkimo srities modelį per 3D nuskaitymą ir derinant jį su topologijos optimizavimo dizainu. Tai suteikia remonto sričiai 92% bazinės medžiagos nuovargio stiprumo, o tradicinis suvirinimo remontas gali atsigauti tik 75%. Šis metodas buvo naudojamas CR400AF aukšto - greičio traukinio vežimėliams ištaisyti partijose, sumažinant vieną ištaisymo sąnaudas 65% ir sutaupykite daugiau nei 200 milijonų juanių per metus.
2. Naujos medžiagos: pereinant nuo „Single“ į „daugialypę“
Metalo 3D spausdinimo galimybė dirbti su skirtingomis medžiagomis yra didelė priežastis, kodėl jis gali būti naudojamas perdarant. Įvairiems pramonės mašinų veiklos kontekstams tyrimų ir plėtros komandos sukūrė įvairius specializuotus lydinių miltelius:
Lydinio sistema aukštai temperatūrai: „GE Aviation“ pagamino nikelio - legiruotų miltelių pagrindu pagamintus LEAP variklių degimo kameras. Spausdintų dalių ilgaamžiškumo stiprumas yra 650 laipsnių, didesnis arba lygus 900 MPa, o tai atitinka aukštų orlaivių variklių veikimo sąlygų reikalavimus. Tai įmanoma, nes miltelių dalelių dydžio pasiskirstymas (D 50=45 μm) ir deguonies koncentracija (<50ppm) are controlled.
Medžiagų, kurios nenusidėvėjo, sistema: „WC Co Hard“ lydinio kompoziciniai milteliai pagamino Xi'an Jiaotong universitetas, skirtas naudoti kasybos mašinų dėvėjimo vietose. Tuneliavimo mašinos pjovimo dantys, pagaminti naudojant lazerinį selektyvaus sukepinimo (SLS) technologiją, yra tris kartus daugiau nusidėvėję - atsparūs nei įprastos suklastotos dalys ir turi HRC68 kietumą. Aptarnavimo gyvenimas dabar yra 12 mėnesių.
Lengvos medžiagos sistema: „BMW Group“ naudoja TI-6Al-4V titano lydinio miltelius, kad variklio korpusas vėl pagamintų „IX3“ elektromobiliui. Optimizuojant dizaino topologiją, korpuso svoris sumažėja 35%, o šilumos išsklaidymo efektyvumas pagerėja 22%. Dėl to variklio galios tankis yra 6,8 kg/kg, kuris yra didžiausias pramonėje.
3. Proceso integracija: pereinant nuo „vieno taško“ į „visą grandinę“
Šiuolaikinis metalo 3D spausdinimas ir perdarymo gamyba sukūrė visą techninę grandinę, apimančią „Aptikimo modeliavimo spausdinimo įrašą - apdorojimas“.
Intelektuali aptikimo sistema: „Siemens“ pramonės programinės įrangos „NX AM“ modulis gali sujungti duomenis iš lazerinių skaitytuvų ir ultragarsinių trūkumų aptikimo, automatiškai sukurti 3D gedimų sričių modelius ir pasiekti 0,02 mm aptikimo tikslumą, kuris yra 10 kartų tikslesnis nei matavimas rankomis.
Adaptyvus spausdinimo procesas: „Platinum BLT“ - S800 turi daugialypę - lazerio bendradarbiavimo sistemą, kuri gali pakeisti lazerių galią ir greitį, priklausomai nuo elementų formos. Spausdindama tam tikros rūšies dujų turbinos kreipiamąjį mentę, sistema automatiškai randa ploną - sieninį plotą (storis<1mm) and lowers the laser power from 300W to 200W. It also speeds up the scanning from 1000mm/s to 1500mm/s to keep the thin-walled area from changing shape by more than 0.05mm.
Skaitmeninis įrašas - Apdorojimas: „Airbus“ karštas izostatinis presavimas (HIP) Post - apdorojimo metodas gali padaryti SLM spausdintus komponentus tankesnius - nuo 99,2% iki 99,95%, o tai atsikrato vidinių porų gedimų. Palyginti su neapdorotomis dalimis, A350xWB nusileidimo įrankių nuovargio tarnavimo laikas, apdorotas klubu, yra penkis kartus ilgesnis ir yra 98% tol, kol suklastotos dalys.
4. Ekonominė analizė: pokytis nuo „didelių išlaidų“ į „mastą“
Didėjant įrangos lokalizacijos tempui, o medžiagų kaina mažėja, metalo 3D spausdinimo perdarymas tapo ekonomiškai perspektyvesnis ir įgijo pranašumą prieš konkurentus.
Kainų struktūros optimizavimas: tam tikro automobilio variklio cilindro bloko perdarymo projektas rodo, kad vieno gabalo, pagaminto tradiciniu kalimo ir apdirbimo procesu, kaina yra 1200 juanių, tuo tarpu vieno gabalo, pagaminto naudojant SLM spausdinimo procesą, kaina yra 850 juanių. Miltelių medžiagų kaina sumažėjo nuo 60% iki 45%, o įrangos nusidėvėjimo ir energijos suvartojimo kaina sumažėjo nuo 25% iki 18%.
Atsargų išlaidų sumažinimas: „Rolls Royce“ sukuria 3D - atspausdintą skaitmeninį sandėlį aviacijos atsarginėms dalims, mažinant pasaulinės atsargų vertę nuo 4,2 milijardo dolerių iki 1,8 milijardo dolerių ir sumažinant laiką, kai klientų lėktuvai neveikia (AOG) nuo 72 valandų iki 8 valandų. Tai sutaupo daugiau nei 500 milijonų dolerių per metus veiklos išlaidų.
Mastelio poveikis gamybai: „Platinum BLT“ - W serijos ARC priedų gamybos (WAAM) įranga gali padaryti aviacijos struktūrines dalis, kurių skersmuo yra 2,5 metro, kurie visi yra suformuoti kartu. Laikas, kurio reikia atspausdinti vienam gabalui, yra 80% mažiau nei naudojant tipišką daugialypį - proceso gamybą, o medžiagų panaudojimo greitis siekia nuo 35% iki 92%. Tai leidžia masiškai gaminti didžiulius struktūrinius komponentus, kurie buvo perdaryti.