Sudėtingos aviacijos ir kosmoso dalys su vidiniais kanalais, grotelių struktūromis ir topologija-optimizuota geometrija dažnai išstumia tradicinį CNC apdirbimą iki savo ribų - didelis medžiagų švaistymas, daugybė sąrankų, ilgas pristatymo laikas ir dizainas, kuris pažeidžiamas arba tampa pernelyg brangus. Šiame vadove paaiškinama, kodėl Aliuminio lydinių 3D spausdinimasnaudojant selektyvų lazerinį lydymą (SLM) tapo praktišku sprendimu gaminant metalinius 3D spausdintus komponentus tokiose situacijose. Jame aprašomi tikrieji įprastinio apdirbimo apribojimai, kaip veikia SLM ir suteikiama projektavimo laisvė, kodėl AlSi10Mg pirmauja kosminėje erdvėje, tipinės mechaninės savybės, realus pavyzdys, aiškus sąnaudų ir pristatymo laiko palyginimas ir konkrečios sąlygos, kuriomis metalo 3D spausdinimas pranoksta CNC.
Tradicinio sudėtingų geometrijų apdirbimo ribos
CNC išlieka puikus daugeliui dalių. Tačiau labai sudėtingos erdvėlaivių geometrijos trūkumai tampa akivaizdūs:
Prieiga prie įrankių riboja vidines funkcijas. Gilūs kanalai arba uždaros grotelės dažniausiai verčia dalį padalinti ir vėliau surinkti.
Įprastas pirkimo-ir-skridimo santykis yra nuo 10:1 iki 20:1. Praktiškai tai dažnai reiškia, kad 85–95% ruošinio virsta drožlėmis.
Kelios sąrankos padidina išlaidas ir padidina tolerancijos{0}} riziką.
Vykdymo laikas pailgėja, kai kaupiasi programavimo, tvirtinimo ir nuoseklios operacijos.
Kai pati geometrija kovoja su procesu, projektas arba perprojektuojamas atsižvelgiant į gamybos ribas arba tampa bereikalingai brangus.
Kaip iš tikrųjų veikia SLM 3D spausdinimo prototipų kūrimas
Selective Laser Melting gamina detales sluoksnis po sluoksnio iš metalo miltelių. Didelės-galios lazeris visiškai ištirpdo miltelius pagal supjaustytus CAD duomenis. Nepanaudoti milteliai yra atgaunami, todėl medžiagos panaudojimas yra daug didesnis nei atimties metodai.
Praktiniai pranašumai pasirodo greitai:
Vidiniai aušinimo arba skysčio kanalai gali būti išdėstyti tiksliai ten, kur jų reikia.
Tvirtas sekcijas galima pakeisti grotelėmis arba giroidinėmis konstrukcijomis, kurios išlaiko standumą pjaunant masę.
Agregatai dažnai gali būti sujungti į vieną gabalą, pašalinant tvirtinimo detales ir galimus nuotėkio kelius.
Dėl šių priežasčių inžinieriai vis dažniau ieško patyrusioSLM 3D spausdinimo prototipų kūrimasgamykloje, kai pagrindinis apribojimas yra detalės geometrija.
Kodėl aliuminio lydiniai dominuoja aerokosminiame metalo 3D spausdinime?
AlSi10Mg išlieka darbiniu lydiniu daugeliui aviacijos ir kosmoso 3D aliuminio lydinių spausdinimo programų. Jis siūlo tvirtą stiprumo -svorio ir -svorio santykį, šilumos laidumą ir spausdinamumą.
Tipiškos SLM AlSi10Mg mechaninės savybės
|
Turtas |
Tipinis diapazonas (kaip-pastatytas / termiškai{1}}apdorotas) |
Praktinės pastabos |
|
Tankis |
>99.5% |
Beveik{0}}visas tankis yra įprastas su optimizuotais parametrais |
|
Didžiausia tempimo jėga |
350–450 MPa |
Labai priklauso nuo terminio apdorojimo |
|
Derlingumo stiprumas |
200–300 MPa |
- |
|
Pailgėjimas |
5–12% |
Pagerėja tinkamai gydant T6 |
|
Apytikslė nuovargio riba |
70–110 MPa (kaip-pastatyta) |
Žymiai pagerina paviršiaus apdailą ir HIP |
|
Šilumos laidumas |
Aukštas |
Naudinga šilumokaičiams ir šilumos valdymo dalims |
Nuovargio našumas yra pakankamas daugeliui antrinių struktūrų ir skliaustų, kai proceso valdymas ir tolesnis apdorojimas{0}}tvarkomi tinkamai. NASA, EASA ir pramonės asociacijų sertifikavimo sistemos ir toliau bręsta, todėl kvalifikuotiems gamintojams suteikiama aiškesnė erdvė naudoti kosmoso srityje.
Atvejo pavyzdys: metaliniai 3D spausdinti komponentai, kuriuos pristato Sunhingstones
Nesenas aviacijos ir kosmoso klientas atvyko pas mus su konstrukciniu aliuminio komponentu, kuriame buvo vidinės grotelės ir konformiški kanalai. Tradiciniai apdirbimo pasiūlymai parodė ilgą pristatymo laiką ir daug medžiagų atliekų. Projektuojant būtų reikėję kelių sąrankų ir vis tiek kiltų pavojus, kad jis bus pašalintas.
Dalį gaminome iš AlSi10Mg naudodami SLM. Rezultatai:
Vienos-konstravimo šalia-neto{2}}formos gamyba vietoj kelių-sąrankų apdirbimo
Pristatymo laikas sutrumpėjo nuo 7–9 savaičių (CNC maršrutas) iki maždaug 2,5 savaitės, įskaitant po-apdorojimą ir patikrinimą
Pastebimas svorio sumažėjimas dėl grotelių konstrukcijos, o tai būtų buvę nepraktiška
Didelė pirmojo{0}}praėjimo išeiga po standartinio terminio apdorojimo ir apdailos
Klientas perėjo nuo perprojektavimo diskusijų prie funkcinės aparatinės įrangos, nepriversdamas didelių kompromisų dėl pradinės geometrijos. Tai yra praktinis rezultatas, kurio dauguma komandų ieško, kai ieško patikimoMetaliniai 3D spausdinimo komponentaigamintojas.
Kada 3D spausdinimas yra prasmingas (ir kada ne)
Metalinis 3D spausdinimas nėra automatiškai geresnis ar pigesnis. Jis geriausiai veikia tam tikromis sąlygomis. Žemiau pateiktas palyginimas atspindi tipiškus rezultatus, kuriuos matome naudojant sudėtingas kosmoso geometrijas:
CNC ir SLM sudėtingoms aerokosminėms dalims
|
faktorius |
Tradicinis CNC |
SLM (AlSi10Mg) |
Praktinis privalumas |
|
Medžiagų atliekos |
Dažnai 10:1 – 20:1 |
Paprastai 1,1:1 – 1,5:1 |
SLM |
|
Dizaino laisvė |
Apribota prieiga prie įrankių |
Aukštas (grotelės, vidiniai kanalai, dalių sutvirtinimas) |
SLM |
|
Prototipo pristatymo laikas |
4–12+ savaitės |
1-3 savaites |
SLM |
|
Išlaidų jautrumas |
Medžiaga + apdirbimo laikas + tvirtinimas |
Mašinos laikas + milteliai + tolesnis -apdorojimas |
Priklauso nuo geometrijos |
|
Paviršiaus apdaila |
Puikus kaip{0}}mechaninis |
Reikalinga apdaila kritiniams paviršiams |
CNC |
|
Geriausiai tinka |
Vidutinės ir didelės apimties, paprastesnės formos |
Sudėtinga geometrija, nuo mažo iki vidutinio tūrio |
Priklauso nuo konteksto- |
Didesnio tūrio paprastos prizminės dalys vis dar yra palankios CNC. Hibridiniai metodai - spausdinant beveik-netolę formą ir baigiant-apdirbant tik svarbiausius paviršius - dažnai duoda geriausią bendrą rezultatą.
DUK
Kl .: Ar 3D spausdintas aliuminis pakankamai tvirtas kosmoso dalims?
A. Daugelio antrinių konstrukcijų, laikiklių, korpusų ir šilumokaičių atveju taip, - kai procesas yra valdomas ir tinkamas tolesnis{1}} apdorojimas. Pirminėms kritinėms struktūroms reikalingi visi kvalifikacijos duomenys.
K: Kuo skiriasi SLM ir kiti metalo 3D spausdinimo metodai?
A: SLM visiškai ištirpdo miltelius ir gamina tankias dalis, tinkamas naudoti konstrukcijoje. Kiti procesai, tokie kaip rišiklio purškimas arba nukreiptas energijos nusodinimas, patenkina skirtingus poreikius, susijusius su dydžiu, kaina ar remontu.
K: Kaip SLM 3D spausdinimo prototipų kūrimo kaina, palyginti su CNC?
A. Sudėtingose geometrijose su dideliu pirkimo{0}}ir{1}}skraidymu santykiu SLM dažnai yra konkurencingas arba mažesnis, kai atsižvelgiama į medžiagų švaistymą ir kelias sąrankas. Paprastose dalyse dažniausiai laimi CNC.
Klausimas: Ar 3D spausdintos aliuminio dalys gali būti sertifikuotos naudoti aviacijoje?
A: Taip, su sąlyga, kad gamintojas palaiko medžiagų atsekamumą, proceso kontrolę ir laikosi nustatytų kvalifikavimo būdų.
Kl .: Ko turėtumėte ieškoti kaip metalinių 3D spausdintų komponentų gamintojo?
A. Patirtis su aviacijos ir kosmoso aliuminio lydiniais, dokumentais patvirtintomis kokybės sistemomis, vidaus -pašaliniu-apdirbimu ir tikrinimu bei funkcinių dalių pristatymo pagal grafiką patirtis.
Jei turite sudėtingą dalį, kuri kelia problemų su dabartiniais tiekėjais, atsiųskite brėžinį. Be bereikalingo optimizmo pateiksime jums tiesioginį įvertinimą, ar SLM aliuminis yra geresnis būdas -, įskaitant pagaminamumą, numatomas savybes, pristatymo laiką ir kainą -.
„Sunhingstones“ daugiausia dėmesio skiria metaliniams 3D spausdintiems komponentams, skirtiems aviacijai ir kitoms sudėtingoms programoms. Susisiekite su mumis, kai pati geometrija yra pagrindinis apribojimas.