Ar metalo 3D spausdinimas gali sukurti sudėtingas skysčio kanalų struktūras?

1. Techninis principas: tikslus konvertavimas iš skaitmeninių modelių prie apčiuopiamų struktūrų.
Pridedamos gamybos sluoksniavimo savybės yra tai, dėl ko metalo 3D spausdinimas yra naudingas skysčių kanalams gaminti. Pavyzdžiui, selektyvaus lazerio lydymosi (SLM) technologijos proceso srautą galima suskirstyti į tris etapus:
Skaitmeninis modeliavimas: Naudokite CAD programinę įrangą, kad padarytumėte tris - skysčio kanalo matmenų modelį, kuris optimizuoja srauto kelią, kryžmiškai - sekcijos formą ir paviršiaus šiurkštumo veiksnius. Pavyzdžiui, „Sino Power“ multi - proporcingas vožtuvo blokas specialiajai įrangai naudoja AI algoritmus, kad automatiškai sukurtų srauto maršruto topologinę struktūrą, kuri sumažina skysčio pasipriešinimą 40%.
Sluoksniuotas pjaustymas: Norėdami padaryti lazerio nuskaitymo kelią, supjaustykite modelį į plonus sluoksnius, kurie yra nuo 20 iki 50 μm storio išilgai Z - ašies. „Platinum Technology“ intelektuali proceso biblioteka gali automatiškai suderinti lazerio galią, nuskaitymo greitį ir kitus skirtingų medžiagų parametrus. Tai išlaiko kanalo sienos storio tikslumą esant ± 0,05 mm.
Lydymosi sluoksnis pagal sluoksnį: Aukštas - energijos lazerio pluoštas selektyviai tirpsta metalo milteliais išilgai maršruto, tuo pačiu apsaugotą inertinėmis dujomis. Tai sukuria kietą medžiagą sukraunant sluoksnius ant vieno kito. Elektronų pluošto lydymosi (EBM) technologija naudoja elektronų pluošto skenavimą vakuume. Tai gerai gaminti medžiagas, kurias sunku apdoroti, tokios aukštos - temperatūros lydiniai, naudojami aušinimo kanalams gaminti orlaivių variklio turbinų ašmenims.
Šis „nuo nulio“ gamybos metodas panaikina formų ir pjovimo įrankių poreikį tradiciniuose procesuose. Jis taip pat gali tiesiogiai sukurti bet kokį sudėtingą srauto kanalą, įskaitant geometrines formas, kurias sunku padaryti naudojant tradicinius metodus, tokius kaip spiralinio srauto kanalai, daugialypiai - stadijos šakos srauto kanalai ir biomimetinis medis - kaip srauto kanalai.
2, situacija naudojimui: proveržio praktika aukštos - galutinės gamybos srityje
Aerospace: įprastas naudojimo atvejis yra turbinų ašmenų aušinimo kanalas aviacijos variklyje. Norėdami pastatyti aušinimo vamzdelius, naudodami tradicinius liejimo būdus, turite juos gręžti arba suvirinti. Tai gali sukelti nuotėkį ir padaryti aušinimą mažiau efektyvų. Ir jūs galite naudoti metalinę 3D spausdinimą, kad sukurtumėte vidinį labirinto srauto kanalą, kuris leidžia aušinimo dujoms tolygiai uždengti ašmenų paviršių. Tai labai pagerina variklio traukos - iki - svorio santykį. „Leap“ variklio degalų antgalis, pagamintas GE, naudojant 3D spausdinimo technologiją, sujungia 20 srauto kanalų į vieną, todėl jis tampa 25% lengvesnis ir 15% efektyvesnis degalus.
Biomedicinos: skysčio kanalo dizainas pritaikytuose implantuose daro tiesioginį poveikį, kaip audiniai gali išgydyti. Pavyzdžiui, 3D - spausdinti klubo implantai turi porėtus kanalus su biomimetiniais kaulų trabekulinėmis savybėmis, padedančiomis dauginasi kaulų ląstelėmis. Klinikiniai grįžtamasis ryšys rodo, kad laikas, reikalingas kaulams integruoti, yra sumažintas per pusę. „Maxwell Medical“, „Xi'an“ išmaniosios gamybos įmonė, pagamino 3D - spausdintą tarpslankstelinio suliejimo įtaisą su vidiniu srauto kanalu, kuris gali imituoti natūralių tarpslankstelinių diskų skysčių cirkuliaciją. Tai sumažina problemų riziką po operacijos 30%.
Energija ir galia: 3D - spausdinti srauto kanalų šilumokaičiai pagerina šilumos perdavimo efektyvumą 20% ir sumažina medžiagų naudojimą 40%, pagerindami srauto kanalo geometriją aušinimo sistemoje branduolinių reaktorių sistemoje. „Xi'an Ouzhong“ technologija sukūrė „Titanium“ lydinio srauto kanalo plokštelę saulės įrangai, kuri tolygiai paskirsto aušinimo skystį naudojant mikrometrą - lygio srauto kanalo dizainą. Tai išlaiko vienos kristalų krosnies temperatūrą ± 0,5 laipsnio.
3, Technologinis kraštas: dvigubas dizaino laisvės ir geresnio našumo proveržis
Projektavimo laisvės revoliucija: tradicines procedūras riboja kampai, kuriais pelėsiai gali būti sutramdytos, ir turimi įrankiai. Bėgiko dizainas taip pat turi atsižvelgti į tai, kaip lengva gaminti . 3 D spausdinimas gali padaryti srauto kanalus bet kokiu kampu ar kreive. Pavyzdžiui, „Sino Power“ vožtuvo blokas, skirtas povandeninei įrangai, naudoja 3D spausdinimą, kad sujungtų originalias 12 proceso skylių į 3 ištisinių srauto kanalus. Tai sumažina tūrį 60%, o slėgio praradimas - 25%.
Medžiagų našumo optimizavimas: Metalo 3D spausdinimas gali sukurti smulkių grūdų struktūras ir padaryti medžiagas stipresnę, nes ji greitai sukietėja. Srauto kanalo dalys, pagamintos iš TC4 titano lydinio, kurį „Platinum Lite“, tempimo stipris yra 1100MPa, tai yra 15% stipresnis nei kaltinimai. Topologijos optimizavimo dizainas taip pat daro produktą 30% lengvesnį, o tai tenkina aviacijos pramonės poreikį „lengvas+aukštas - stiprumas“.
Išlaidos ir laiko taupymas gamyboje: tradicinio hidraulinio vožtuvo kėbulo gaminimas atlieka 12 žingsnių, tokių kaip liejimas, apdirbimas ir suvirinimas, ir gali užtrukti iki 6 mėnesių . 3 D spausdinimas gali žaliavas paversti užpildytomis prekėmis vienoje vietoje. „Sino Power“ hidraulinio vožtuvo bloko projektas sumažino pristatymo laiką iki dviejų savaičių ir sumažino pelėsių išlaidas 90%. 3 D spausdinimas yra didesnis -} efektyvus mažoms partijoms pritaikytiems produktams.
4. Techninės problemos ir būdai apeiti jas
Metalo 3D spausdinimas turi daug galimybių gaminti skysčius kanalus, tačiau jis vis dar turi tris dideles problemas, kurias reikia išspręsti:
Paviršiaus šiurkštumo valdymas: SLM proceso metu pagaminto srauto kanalo paviršiaus šiurkštumas paprastai yra RA250 - 400 μm. Norint pasiekti sandarinimo kriterijus, tai reikia sumažinti iki Ra10 μm arba mažesniu būdu, naudojant elektrolitinį poliravimą ar šūvį. „Xi'an Jiaotong“ universitetas sukūrė ultragarsinę vibracijos pagalbą SLM technologiją, kuri gali padaryti srauto kanalo paviršiaus šiurkštumą RA50 μm, o tai sumažina reikiamų žingsnių skaičių, reikalingų po apdorojimo.
Srauto kanalo viduje surasti defektus: Sunku pastebėti tokius defektus kaip suliejimo ir poringumo nebuvimas. „Platinum“ įranga sukūrė pramoninę KT nuskaitymo įrangą, kuri galėtų rasti net 0,1 mm vidaus trūkumus. Spektaklio aptikimo greitis padidėjo iki 99,9%, kai jis buvo naudojamas naudojant AI vaizdo atpažinimo metodą.
Multi - Medžiagos kompozicinis spausdinimas: Norėdami dirbti sudėtingas skysčių sistemas, jums dažnai reikia derinti įvairias medžiagas, tokias kaip kanalai, kurie nekorėja, ir labai stiprios struktūros. „Xi'an Ouzhong Technology“ lazerio lanko kompozicinės spausdinimo technologija leido titano lydinio srauto kanalams ir nerūdijančio plieno konstrukcijoms sujungti ne vienoda. Šios technologijos tempimo stiprumas yra 400 MPa, būtent to reikia jūrų inžinerijai.