Koks yra metalo 3D spausdinimo pramoninėje įrangoje principas?

Technologijos širdis: gamybos pokyčiai nuo atimties iki priedo gamybos
Svarbiausia dalisMetalo 3D spausdinimasMetalo ingredientų numeta tiksliai teisingai, o tai tiesiogiai daro skaitmeniniais modeliais. Tai visiškai keičia tipinį „tuščio apdorojimo surinkimo“ gamybos ciklą. „Platinum BLT“ - S1500 įranga turi 10 lazerių sinchroninės nuskaitymo sistemą, leidžiančią spausdinti aukščiausią 0,06 mm tikslumą kiekviename sluoksnyje formavimo kameroje, kuri yra 1,5 metro pločio. Jos darbo eigoje yra keturi pagrindiniai žingsniai:
Modeliavimas ir pjaustymas skaitmenine forma: Norėdami sukurti 3D modelius, naudokite CAD programinę įrangą, tada naudokite pjaustymo programinę įrangą, pavyzdžiui, „Magics“, kad jie taptų STL failais, kuriuos galima perskaityti. Nustatykite sluoksnio storis iki 0,02–0,1 mm, priklausomai nuo medžiagos savybių.
Išankstinio apdorojimo miltelių lova: miltelių paskirstymo įranga tolygiai paskleidžia sferinio titano lydinio miltelius ant darbo stalo vakuume arba inertinėje dujų aplinkoje. Sluoksnio storis kontroliuojamas iki ± 5 μm.
Selektyvus tirpimas aukštu - energijos spinduliu: lazerio galvanometro įtaisas juda 20m/s greičiu virš dabartinio sluoksnio kryžminio - skyriaus, išlydydamas miltelius į skysto metalo baseiną. Tada „Marangoni“ konvekcija padeda metalui tankiau ir sukietėja.
Sluoksnio sluoksnio sukravimo liejimas: „Workbench“ mažinamas vieno sluoksnio storiu, o deponavimo miltelių ciklas, tirpimas ir sukietėjimas kartojamas, kol pagamintas metalinis objektas, kurio tankis yra beveik 100%.
Šis naujas būdas gaminti daiktus padidino medžiagų panaudojimo procentą nuo 10–20%senų metodų iki 90%. Pavyzdžiui, 3D spausdinta „GE“ vėjo jėgainės pagrindinės guolio sėdynės versija yra 40% lengvesnė nei suklastotos dalys ir sumažina vystymosi laiką nuo 18 mėnesių iki 3 mėnesių. Penkios pagrindinės procedūros skiriasi viena nuo kitos technologijos atžvilgiu.
Šiuo metu pramonėje naudojamos dvi pagrindinės metalo 3D spausdinimo technologijos tipai: miltelių lovos lydymas ir kryptinio energijos nusėdimas. Tarp jų technologinių ypatybių ir situacijų, kuriomis jie gali būti naudojami, yra labai skirtingi:
1. Miltelių lydymosi metodas
Selektyvusis lazerio lydymas (SLM): Jis gali supjaustyti titano lydinius, nikelio - pagrindu pagamintus lydinius ir 17-4PH nerūdijantį plieną su pluošto lazeriais, kurie naudoja nuo 1000 iki 2000 W galios ir dinaminius fokusavimo veidrodžius, kad būtų 0,05 mm pločio vietoje. „Platinum Technology“ dvigubos lazerio bendradarbiavimo technologija leido spausdinti 200% greičiau ir sumažino aviacijos variklio degalų purkštukus 65% kiekvienam komponentui.
Elektronų pluošto selektyvus lydymas (EBSM) yra metodas, kuris naudoja 30 kW galios elektronų pluoštą, kad jis veiktų vakuume ir nuskaitytų 8 m/s greičiu. Tai geriausia dirbti su metalais, kurių lydymosi taškai yra aukštai, toks tantalumas ir volframas. „Siemens Energy“ naudoja šią technologiją branduolinio garo generatoriaus vamzdžių lakštams gaminti. Tai sumažina suvirintųjų skaičių nuo 127 iki 3 ir sumažina nuotėkio pavojų 90%.
Nukreiptas energijos nusodinimo metodas Lazeris šalia „Nett“ formavimo (objektyvo): Koaksialinė miltelių šėrimo sistema siunčia metalo miltelius, kurių skersmuo yra 45–106 μm į lazerio fokusavimo plotą, kad gautų gradientų medžiagas. Naudodamas šią technologiją, „Honeywell“ padarė TI6Al4V/„Inconel 718“ bimetalinės turbinos diską, kuris yra tris kartus atsparesnis šiluminiam nuovargiui.
ARC priedų gamyba (WAAM): Šis metodas kaip šilumos šaltinis naudoja MIG/TIG suvirinimo lanką ir gali nusodinti iki 8 kg/h, todėl jis yra tinkamas gaminti didžiules konstrukcines dalis. 3D spausdinimo technologija, skirta jūriniams varymo velenams, pagamintiems „CSIC 725“, sumažino medžiagų sąnaudas 40% ir padidino gamybą 70%.
Dideli žingsniai į priekį medžiagų moksle
Metalo 3D spausdinimo medžiagų sistema keičiasi nuo standartinių lydinių iki funkcinių ir intelektualių:
Aukšto - efektyvumo lydinių kūrimas: „Shagang Group“ padarė GTD222 nikelį -, pagrįstą aukštu - temperatūros lydiniu, reaguojant į paklausą aviacijos pramonėje. Jo tempimo stipris yra 1200MPa, kurio laipsnis yra 650, tai yra 25% didesnis nei tipiška GH4169 medžiaga.
Multi - Medžiagos kompozicinė technologija: Pakeisdami miltelių dalelių dydį (pavyzdžiui, 45 μm bazinių miltelių ir 15 μm rafinuotų miltelių), titano lydinio grūdų dydis gali būti sumažintas nuo 50 μm iki 10 μm, todėl jo nuovargis yra didesnis nei 10 ⁷ ciklų.
Naudojant intelektualias medžiagas: Norėdami sukurti adaptyvų vožtuvą, kuris gali automatiškai pakeisti jo angą nuo 40 iki 80 laipsnių, formos atminties lydinio dalelės yra implantuojamos 316L nerūdijančio plieno. Neties tikslumas laikomas ± 0,5 laipsnio.
Gilus įsiskverbimas į pramoninį - pažymį naudoja
Trys aukštos - galutinės pramonės zonos daug naudojo metalo 3D spausdinimo technologiją:
Aerospace: „Airbus A350xWB“ plokštumoje yra 3D atspausdinti titano lydinio laikikliai, kurie daro 30% lengvesnį struktūrą, o degalų efektyvumas yra 2% geresnis. „Rolls Royce“ ultragarsinis variklio projektas naudojo 3D spausdinimo technologiją, kad sumažintų kompresorių ašmenų skaičių nuo 36 iki 18. Tai padarė trauką - iki - svorio santykio 15% didesnis.
Energijos įrankiai: Ketvirtosios kartos branduolinės energijos aukšta - temperatūros dujų aušinto reaktoriaus garo generatorius, pagamintas „State Power Investment Corporation“, naudoja 3D spausdintą nikelio - pagrindu pagrįstus lydinio šilumos perdavimo vamzdelius. Dėl to šilumos perdavimo efektyvumas yra 92%, tai yra 8 procentiniai punktai didesni nei tradiciniai dizainai.
„BMW Group“ naudojo 3D spausdintų aliuminio lydinio akumuliatorių dėklus „IX3“ elektromobilių modelyje. Tai padarė automobilį 12 kg lengvesnio ir padidino jo NEDC diapazoną 15 km.