Ar metalinis 3D spausdinimas buvo pritaikytas kosmoso liejimo formoms?

1. Technologinis prisitaikymas: įprastinės gamybos fizinių ir finansinių kliūčių įveikimas
Orlaivių ir erdvėlaivių formos turi būti sudėtingos kanalų konstrukcijos, didelio{0}}tikslumo paviršiaus apdorojimo, lengvų konstrukcijų ir gebėjimo atlaikyti atšiaurias sąlygas. Metalo 3D spausdinimo technologija tenkina visus šiuos poreikius su šiomis savybėmis:
Tinkamo aušinimo kanalo dizainas
Įprastoje formų aušinimo sistemoje naudojama gręžimo technologija, tačiau ją riboja formos struktūra. Dėl to gali kilti problemų dėl netolygaus aušinimo, dėl kurios gali atsirasti karštų taškų. Metalinis 3D spausdinimas gali prilipti prie pelėsių ertmių, naudojant topologijos optimizavimą, kad būtų sukurti bet kokios formos aušinimo kanalai. Pavyzdžiui, „Platinum Technology“ pagamino „Blue Arrow Aerospace“ uždegimo lenkimo vamzdžio formą, kuri naudoja konformišką vandens kelią, kad įpurškimo formavimo ciklas sutrumpėtų 35%. Produktų sertifikavimo lygis išaugo nuo 85% iki 96%. Tokia technika gali žymiai sumažinti šiluminio įtempio koncentraciją orlaivių variklių menčių formose ir pailginti formą.
Didelis{0}}paviršiaus tikslumas ir funkcinė integracija
Orlaivių ir kosmoso formoms reikia labai lygaus paviršiaus, o metalo 3D spausdinimas gali gauti paviršių, kurių Ra šiurkštumas yra mažesnis arba lygus 0,8 μm, pakeitus lazerio galią, skenavimo metodą ir miltelių savybes. Pavyzdžiui, Platinum A160 spausdintuvu pagaminta titano lydinio klubo sąnario forma turi mikroporėtą paviršių (poringumas nuo 60% iki 80%), kuris iš karto atitinka biologinio suderinamumo standartus, todėl po spausdinimo nereikia poliruoti. Taip pat metalinis 3D spausdinimas vienu metu gali spausdinti su daugiau nei viena medžiaga. Pavyzdžiui, „Laser Luminescence“ pagamino aukštos -temperatūros vario lydinio daugialypės -medžiagos traukos kameros formą, kuri prideda GH4169 armavimo sluoksnį ant vario pagrindo paviršiaus, naudojant lazerinio dengimo technologiją. Tai subalansuoja šilumos laidumą ir konstrukcijos stiprumą.
Lengvas svoris ir topologijos optimizavimas
Kad būtų taupoma energija ir transportavimas būtų efektyvesnis, aviacijos ir kosmoso formos turi būti kuo lengvesnės, tačiau išlikti tvirtos. Biomimetinių grotelių architektūra ir plonasienių sutvirtinimas gali padėti spausdinant metalą 3D sutaupyti daugiau nei 30 % jo svorio. Pavyzdžiui, „Platinum Technology“ sukūrė 3D spausdinimo formą tam tikrai palydovinei konstrukcijai, kuri naudoja grotelių dizainą. Ši konstrukcija sumažina svorį 40%, tačiau išlieka tvirta. Jis buvo sėkmingai naudojamas didžiausiame Kinijos 3D spausdinimo palydovo projekte kosmose.
Greitai atliekami pakeitimai ir mažos partijos
Tradicinė formų gamyba užtrunka kelis mėnesius, kol atidaroma forma, o metalinis 3D spausdinimas gali greitai pakeisti formų modelius naudojant „spausdinimo vienu paspaudimu“ parinktį. Tai svarbu aviacijos ir kosmoso gaminiams, nes jie turi trumpą iteracijos ciklą. Pavyzdžiui, Viskonsino 3D spausdinimo įranga vienu metu gali spausdinti keliais lazeriais. Jis gali pagaminti 200 vienetų per dieną ir kainuoja 40 % mažiau nei tradiciniai metodai. Tai labai pagreitina naujų raketų variklių tyrimų ir plėtros ciklą.
2. Įprasti naudojimo atvejai: apima viską nuo pagrindinių komponentų iki visos pramonės grandinės
Metalo 3D spausdinimo technologija pateko į daugelį svarbių aviacijos ir kosmoso liejimo sričių, sukurdama išsamų proceso sprendimą nuo projekto patikrinimo iki masinės gamybos:
Forma variklio dalims
Metalo 3D spausdinimas dažnai naudojamas pagrindinių dalių, tokių kaip turbinų mentės ir orlaivių variklių degimo kameros, formoms gaminti. YF-75DA variklio uždegimo lenkimo vamzdžio forma, sukurta kartu dirbant Platinum ir Blue Arrow Aerospace, sumažina įtrūkimų riziką, atsirandančią taikant standartinius suvirinimo metodus, naudojant integruotą formavimą. Dėl to pelėsiai tarnauja daugiau nei 50% ilgiau. „GE Aviation“ taip pat naudoja metalinį 3D spausdinimą kuro purkštukų formoms gaminti, todėl pristatymo laikas sutrumpėja perpus ir kainuoja 30%.
Forma erdvėlaivių konstrukcijoms
Gaminant formas didelėms konstrukcinėms dalims, pvz., palydovams ir raketų sekcijoms, reikia labai tvirtų ir tikslaus dydžio medžiagų. LiM-X650 lazerinė įranga atspausdino formą tam tikram raketos skyriaus plotui. Jis pagamintas iš stipraus ir lengvo aliuminio lydinio. Topologijos optimizavimas pagerina konstrukcijos veikimą, o vietinė grotelių struktūra yra sukurta siekiant atsikratyti papildomų dalių ir atitikti lengvumo kriterijus. Forma sėkmingai panaudota Chang Ba Jia raketos šerdies antrosios pakopos gamybai, o tai labai paspartino gamybos procesą.
Forma šilumos mainams ir šilumos praradimui
Oro erdvės įranga veikia labai atšiauriomis sąlygomis, o šilumos išsklaidymo formoms taikomi labai griežti veikimo standartai. Gryno vario šilumą išsklaidančios pelės formos, pagamintos naudojant Platinum Technology, gradiento storis yra nuo 0,5 mm iki 1 mm. Dėl to, kartu su dideliu gryno vario šilumos laidumu, jis 40 % efektyviau išsklaido šilumą nei įprastos formos. Žmonės dažnai naudojo tokią formą tokiose vietose kaip raketų variklių traukos kameros ir palydovinės šiluminės kontrolės sistemos.
Formų tvirtinimas ir perdirbimas
Daug kainuoja sutvarkyti pelėsio susidėvėjimą ar įtrūkimus ant aviacijos ir kosmoso įrangos, kai ji buvo naudojama ilgą laiką. Naudojant atvirkštinę inžineriją, metalinis 3D spausdinimas gali greitai padaryti pelėsių ertmių kopijas. Jis taip pat gali pašalinti vietinius pažeidimus naudojant skiepijimo spausdinimo techniką. Pavyzdžiui, Platinum sistemos automatinės dalių skiepijimo sistemos skiepijimo tikslumas yra 0,05 mm, o tai perpus sumažina remonto išlaidas, palyginti su ankstesniais metodais, ir 70 % pagreitina remonto ciklus.
3. Pramoninės ekosistemos kūrimas: nuo didelių technologijų pažangos iki plataus naudojimo
Plačiai paplitęs metalo 3D spausdinimas aerokosminių liejimo formų versle yra naujų idėjų, kylančių tiek iš pramonės grandinės viršaus, tiek iš apačios, rezultatas.
Naujos įrankių ir medžiagų idėjos
„Bolite“ ir „Huashu High Tech“ yra dvi vietinės įmonės, išleidusios keletą pramoninių -metalinių 3D spausdintuvų, galinčių sukurti didžiulius, daug{2}} medžiagų ir didelio{3}} tikslumo objektus. Pavyzdžiui, Platinum BLT{5}}S1500 turi 26-lazerinę sinchroninio nuskaitymo sistemą, kuri gali spausdinti 10 kartų greičiau nei standartinė vieno{15}}lazerinė įranga ir gaminti 1,5 metro skersmens aviacijos ir kosmoso dalis. „Xi'an Sailong Metal“ pagamino sferinius titano lydinio miltelius, kurie yra 30% skystesni, o tai reiškia, kad juos galima spausdinti tiksliau. AVIC Maite MT800H įranga gali spausdinti aukštos temperatūros lydinius nikelio pagrindu, kad atitiktų variklio karštųjų galų komponentų poreikius.
Standartų nustatymas ir procesų optimizavimas
Aviacijos ir kosmoso sektoriuje taikomi labai aukšti pelėsių kokybės kriterijai ir turi būti nustatytos griežtos procesų vykdymo gairės. Pavyzdžiui, Platinum Technology išmanioji procesų biblioteka sujungia daugiau nei 100 000 medžiagų parametrų rinkinių ir leidžia lengvai rasti geriausią spausdinimo sprendimą vienu paspaudimu. „Huashu High Tech“ ir „Siemens“ sukurtame pramoninio-metalinio 3D spausdinimo sprendime naudojama daugialypės -fizikos lauko sujungimo analizė, siekiant rasti geriausią spausdinimo kelią ir sumažinti deformacijos riziką. Be to, JAV įmonės aktyviai dalyvauja kuriant tarptautinius standartus, tokius kaip ISO/ASTM, kurie skatina standartizuotai naudoti technologijas.
Nauji paslaugų teikimo būdai
Metalo 3D spausdinimo įmonės keičiasi iš „įrangos tiekėjų“ į „viso gyvavimo ciklo paslaugų teikėjus“. Pavyzdžiui, „Bolite“ naudoja daiktų interneto platformą, kad įspėtų klientus apie įrangos problemas, diagnozuotų jas iš tolo ir išsiųstų dalis. Jų klientai yra iš tokių pramonės šakų kaip aviacija ir automobilių gamyba. „Huashu High Tech“ sukūrė „viskas viename“ modelį „techninė įranga+programinė įranga+paslaugos“, kad padėtų klientams įveikti techninius iššūkius.