Kaip metalo 3D spausdinimas gali būti taikomas hidraulinės sistemos komponentų gamybai?

1. Technologinis proveržis: nuo „neįmanoma“ iki „aukšto tikslumo“
Kai reikia gaminti hidraulines dalis, sunkiausia dalis yra vidinių srauto kanalų projektavimas. Norint sujungti kanalus, tradiciniai metodai turi kirsti - grąžtą, tačiau dėl linijinių mechaninio apdorojimo ribų lengvai susidaro ūmūs stačiakampiai kampai ten, kur susitinka kanalai. Tai sukelia skysčio turbulenciją, slėgio praradimą ir nutekėjimą.Metalo 3D spausdinimasTechnika visiškai patenka į šį fizinį barjerą, sukraunant medžiagas vienas ant kito:
Srauto kanalo projektavimas optimizavimui
Italijos verslas AIDRO hidraulika naudoja selektyvios lazerio lydymosi (SLM) technologiją, kad hidraulinio vožtuvo bloko vidinis srauto kanalas taptų išlenkta forma su užapvalintais kampais. Tai atsikrato aklųjų vietų, kurias sukelia senesni metodai. Šis pokytis sumažina skysčių pasipriešinimą 40%, o slėgio praradimas - 25%, be to, jis taip pat neleidžia purvai kurti ir sukelti antspaudo gedimą. Pavyzdžiui, jo 3D - atspausdintas nerūdijančio plieno vožtuvo blokas sumažina tūrį 60%, palyginti su standartiniais dizainais, kai reguliuojant vieną veiksmo cilindrą ir svorį nuo 30 kilogramų iki 5 kilogramų, o tai žymiai padidina veikimo lankstumą.
Didelis žingsnis į priekį, kaip veikia medžiagos
Metalo 3D spausdinimas leido naudoti aukštas - našumo medžiagas, tokias kaip titano lydiniai, nikelis -, pagrįstas aukštu - temperatūros lydiniais ir martensitiniais plienais pramonėje. Vokietijos „Liebherr“ grupė sukūrė 3D - atspausdintą titano lydinio spoilerio hidraulinę dalį „Airbus A380“, kuri yra 35% lengvesnė ir jos tempimo stipris yra 980MPA, o nuovargis - ilgiau nei 12 milijonų bandymo ciklų. Be to, pagerindamas terminio apdorojimo procesą, 3D spausdintų dalių tankis gali pasiekti 99,5%, o tai yra beveik toks pat didelis kaip suklastotų dalių ir yra pakankamai stipri, kad galėtų veikti hidraulinėse sistemose, veikiančiose esant dideliam slėgiui (virš 250 barų).
Spausdinimas su daugiau nei vienos rūšies medžiaga
Naujoji skysto metalo 3D spausdinimo technologija leidžia sujungti hidraulines dalis tokiu būdu, kuris veikia. Pavyzdžiui, jutikliuose, kurie realiuoju laiku gali stebėti skysčio slėgį ir temperatūrą, galite gaminti hidraulinius vožtuvų korpusus su pastatytais -, kurie gali stebėti skysčio slėgį ir temperatūrą, kompoziciškai spausdindami žemą - tirpimą - taške gallilium - pagrindu pagrįstos lydiniai ir nerūdijantis plienas. Tai suteikia intelektualių hidraulinių sistemų duomenų palaikymą.
2. Keičiant dalykus: nuo „ilgo ciklo“ iki „greito iteracijos“
Gali užtrukti nuo 6 iki 12 mėnesių, kad suprojektuotumėte, liejate, Mašinate, surinktumėte ir išbandykite įprastas hidraulines dalis. Metalo 3D spausdinimas leidžia „kurti kaip gamybą“, derinant skaitmeninį dizainą ir priedų gamybą taip, kad vystymasis būtų greitesnis.
Lengvos ir topologijos optimizavimas
Per topologijos optimizavimą Pensilvanijos universitetas sujungia 17 dalių į vieną struktūrą, naudodama 3D spausdintus hidraulinius kolektorius, pagamintus iš „Inconel 718“ lydinio. Tai sumažina svorį 70%. Tačiau vidinio srauto kanalo tikslumo paklaida laikoma ± 0,05 mm, naudojant CT skenavimo patikrinimą, ir ji praeina 250BAR slėgio testą.
Maža partijos ekonomika
3D spausdinimas yra 60% pigesnis nei tradiciniai pasirinktinių hidraulinių dalių gamybos metodai. AIDRO naudojo 3D spausdinimą, kad pagamintų aliuminio lydinio integruotą kolektorių žemės ūkio technikai, kuri yra 50% mažesnė ir 75% lengvesnė. Kiekvienos prekės kaina padidėjo tik 15%, o pelėsių atidarymo mokesčiai nebuvo. Ši „- paklausos gamybos“ technika sumažina laiką, reikalingą hidraulinėms dalims pristatyti nuo kelių mėnesių iki dienų.
Funkcijų integracija
„Domin“ skysčio galia JAV pakeitė 3D atspausdintą servo vožtuvą, kad 20 dalių būtų sujungtas į 3. Tai sumažino tūrį 25%, o svoris - 15%. Tuo pačiu metu įvertintas srauto greitis padidėja 25%, o nuotėkio kiekis sumažėja 20%, nes optimizuoja vidinį kanalų. Vožtuvo korpusas turi elektroninį valdiklį ir hidraulinę pavarą, kuri kartu sukuria elektromechaninį hidraulinį integruotą bloką. Tai leidžia lengviau sudėti ir rūpintis sistema.
3. Naudokite pramonėje: nuo „Laboratorijos“ iki „Masteliuoti“
Metalo 3D spausdinimo procesas hidraulinėje srityje yra greitesnis. Pavyzdžiui, „Aerospace“ lauke „Airbus“ ir „Liebherr“ dirba kartu, kad A380 nusileidimo įrankių sistemoje būtų naudojami 3D atspausdintos titano lydinio hidraulinės dalys, todėl ji yra 3% efektyvesnė. „COMAC C919“ turi „Platinum Lite 3D“ atspausdintą titano lydinio hidraulinio vamzdyno jungtys, kurios išlaiko tinkamumą oro, o nuovargio stiprumas yra 92% suklastotų dalių, nes grūdų tobulinimo technologija.
automobilių pramonė
3D - atspausdinti „Porsche 911 GT2 RS“ lenktynių transporto priemonės „Titanium“ lydinio stūmokliai buvo optimizuoti vidiniais aušinimo kanalais, kad variklio galia padidintų 30 arklio galių. Taip pat 3D spausdintos hidraulinės pakabos sistemos dalys priverčia automobilio važiuoklę reaguoti 40% greičiau, o tai būtina autonominiam vairavimui gerai veikti.
Sunkiųjų ir energetikos pramonė
„Zoomlion“ ant kranų, kurie gali pakelti 3000 tonų, naudojo 3D - spausdintus hidraulinius vožtuvų blokus. Tai padarė pompos stotis 18% efektyviau ir sumažino energijos suvartojimą 15%, optimizuodami kanalus. Branduolinės energijos pramonėje 3D atspausdintos tantalum metalo hidraulinės jungiamosios detalės praėjo 100 000 bandymų esant aukštam slėgiui, o tai yra tai, ką ketvirtasis - kartos branduoliniai reaktoriai turi atlikti atšiauriomis sąlygomis.
4. Iššūkis ir ateitis: nuo „Technologinio proveržio“ iki „ekologinės rekonstrukcijos“
Metalo 3D spausdinimas turi daug potencialo hidraulinėje pramonėje, tačiau jis vis dar turi tam tikrų problemų, kai reikia jį naudoti plačiu mastu:
Medžiagų ir procesų gaminimas
Šiuo metu 3D spausdintų hidraulinių dalių našumo duomenys yra visur ir joje nėra vienos standartinės sistemos. Pavyzdžiui, 316L nerūdijančio plieno, pagaminto naudojant SLM metodą, atsparumas korozijai gali pasikeisti net 20% dėl miltelių dalelių dydžio skirtumų ir nuskaitymo technikos. Norint padėti projektuoti, reikia nustatyti pramonės duomenų bazę.
Post - apdorojimo ir aptikimo technologija
3D spausdintos dalys paprastai turi 6 pirštų μm paviršiaus šiurkštumą (RA vertę), kurią reikia sumažinti iki mažiau nei 0,8 μm, naudojant elektrolitinį poliravimą arba mikro šlifavimą, kad būtų patenkinti hidraulinio sandarinimo standartai. Taip pat didelės pramoninio kompiuterinės tomografijos nuskaitymo išlaidos (daugiau nei 5000 juanių vienam patikrinimui) sunku išlaikyti aukštą kokybę didelėje gamyboje.
Darbas kartu, kad sugalvotų naujas idėjas pramonės grandinėje
Hidraulinis sektorius turi sukurti 3D spausdinimo įrangos pardavėjų, medžiagų tiekėjų ir programinės įrangos kūrėjų tinklą. Pavyzdžiui, AIDRO dirbo su Vokietijos verslo EOS, kad sukurtų specializuotą hidraulinės komponentų projektavimo programinę įrangą, kuri pridėtų srauto kanalų optimizavimo algoritmus CAD sistemoms. Tai sumažina projektavimo laiką 70%.