Metal baskı teknolojisi kullanılarak iletim parçaları ne kadar dayanıklı?

1. Malzeme Performansı: "Kullanılabilir" den "Optimal" e atlama
Malzeme araştırmalarındaki atılımlar metal 3D baskıyı daha uzun sürdü. Örneğin, titanyum alaşımları, nikel - tabanlı alaşımlar ve yüksek - entropi alaşımlarının hepsi yüksek - performans malzemeleridir. Basılı parçaları, yüksek - sıcaklıkta ve yüksek - stres durumlarında geleneksel vuruşların yanı sıra veya daha iyi performans göstermiştir.
Titanyum alaşımı hafif ve güçlüdür.
Titanyum alaşım iletim parçalarının 3D baskısı havacılık endüstrisinde yaygındır. Örneğin, Bugatti, lazer tozu yatağı eritme (pbf - lb) teknolojisi kullanarak sadece 2.9 kg ağırlığında titanyum alaşım fren kaliperleri yapar. Bu, geleneksel pazarlara kıyasla ağırlıkta% 41,6'lık bir azalmadır. Aynı zamanda, topoloji optimizasyonu tasarımı stres konsantrasyonu bölgesini% 30 oranında azaltır ve gerilme mukavemetini 800MPa'da 600 derecelik yüksek bir sıcaklıkta tutar, bu da F1 yarış fren sistemlerinin ihtiyaç duyduğu şeydir.
Korozyona ve yorgunluğa direnen nikel - tabanlı alaşımlar
Nikel - bazlı alaşım tahrik şaftlarının 3D baskısı, petrokimya endüstrisindeki geleneksel kaynak prosedürlerinde meydana gelen büyük korozyon problemini düzeltmiştir. 100.000 yorgunluk testinden sonra, belirli bir şirketin elektron ışını erimesi (EBM) teknolojisi kullanılarak ürettiği Inconel 718 şaft parçaları, şekillerden% 50 daha düşük bir çatlak yayılma oranına sahipti. Baskı işlemi sırasında, çatlakların başlamasını durdurmanın anahtarı olan çok az eşdeğer tahıl yapıları büyür.
Yüksek entropi alaşımları çok çeşitli ortamlara uyum sağlayabilir.
Birden fazla ana bileşenleri olduğundan, yüksek entropi alaşımları yüksek sıcaklıklarda bile güçlerini koruyabilir. Belirli bir araştırma ekibinin yaptığı 3D baskı için yüksek - entropi alaşımı, 600 derecelik yüksek bir sıcaklıkta oksidasyona direnmede tipik nikel - tabanlı alaşımlardan daha yüksektir. Topoloji optimizasyonu, havacılık motoru türbin bıçaklarını% 30 daha hafif hale getirirken, onları güçlü ve normal parçalardan 1,5 kat daha uzun tuttu.
2. Süreçleri iyileştirme: "kalıplama" dan "kontrol edilebilir performansa" geçiş
Metal 3D baskının mukavemeti malzemeye ve işlem parametrelerinin ne kadar iyi kontrol edildiğine bağlıdır. Lazer gücü, tarama hızı ve katman kalınlığı gibi faktörleri birlikte çalışacak şekilde optimize ederek, iç kusurları parçalarda aktif olarak bastırmak ve dokunun niteliklerini belirli bir yönde kontrol etmek mümkündür.
Kusurları bastırmak için teknoloji
Gözenekler ve çatlaklar, baskılı ürünleri daha az dayanıklı hale getiren en yaygın problemlerdir. Örneğin, SLM teknolojisi ile "Ada Tarama" tekniği tek - katman tarama alanını birkaç küçük adaya böler ve tarama yönünü rastgele değiştirir. Bu, kalıntı stresi ve gözenekliliği% 3'ten% 0.2'ye kadar azaltabilir. Ultrasonik test, belirli bir şirket tarafından yapılan 3D baskılı dişlilerin iç fay yoğunluğunun geleneksel dökümlerden% 80 daha düşük olduğunu ve dişlilerin ayrılmadan önce üç kat daha uzun sürdüğünü gösterdi.
Kuruluşların performansını düzenlemek
Lazer enerji girişinin kontrol edilmesi, parçanın farklı bölümlerinde tane boyutu gradyan dağılımı elde etmeyi mümkün kılar. Örneğin, yüksek - Enerji yoğunluğu taraması, iletim şaftının köyünde ince - taneli güçlendirme bölgesi (tane boyutu oluşturmak için kullanılır<10 μ m), which makes the material more resistant to wear. Low energy density scanning is used in the shaft area to create coarse grain regions (grain size 50–100 μ m) and make the material less brittle. Compared to regular parts, this "functionally graded material*" design makes 3D printed shaft parts work 40% better overall.
İşlemden sonra güçlendirme teknolojisi
Sıcak izostatik presleme (kalça) ve atış peening, baskılı nesneleri daha da dayanıklı hale getirebilen iki post - tedavi yöntemleridir. Kalça tedavisinden sonra, belirli bir şirket tarafından yapılan 3D baskılı gezegenli dişli taşıyıcısı daha yüksek bir yoğunluğa (% 99.2'den% 99.95'e) ve daha yüksek oda sıcaklığı darbe tokluğuna (25J/cm'den 45J/cm²'ye) sahiptir. Atış peening tedavisi, yüzey sıkıştırma stresini -600MPa'ya ve yorgunluk sınırını%25'e yükseltir.
3. Uygulama durumu: Laboratuardan fabrikaya, doğrulama
Birden fazla endüstri, metal 3D baskılı şanzıman parçalarının dayanıklılığını test etti ve bunların kullanımları yüksek - son ekipmanlardan günlük ürünlere kadar büyüyor.
Havacılık ve Uzay: Motor türbinleri için disk
Belirli bir havacılık şirketi, SLM teknolojisini kullanarak - tabanlı alaşım türbin disklerini yazdırır. Çalışma sıcaklığı, dahili konformal soğutma kanalları eklenerek 50 derece azalır ve ağırlık topolojiyi optimize ederek% 15 azalır. 1000 saatlik tezgah testinden sonra, yüksek - sıcaklık sürünme ömrü, düzenli pazarlara kıyasla% 20 artmıştır. Bu, yeni nesil uçak motorlarının ihtiyaçlarını karşılayabileceği anlamına gelir.
Yeni Enerji Arabaları: Motor Mili
Belirli bir otomobil firması, ticari kart suyunun test çalışmalarını yapmak için 3D - baskılı kum kalıpları kullandı - soğutulmuş motor şaftları. İç spiral akış kanalı tasarımı, ısı dağılmasını% 40 daha iyi hale getirdi ve ağırlık 8 kg'dan 5 kg'a gitti, bu da% 37.5 azaldı. Aks boyun, 200.000 kilometre gerçek - dünya testinden 0,02 mm'den zar zor aşınmıştı, bu da parçalar için 0,1 mm'lik standart tasarım sınırından çok daha az.
Yapay eklem sapı tıbbi bir cihazdır.
Belirli bir tıbbi şirket 3D baskı yoluyla titanyum alloy kalça eklem sapları yapar. Ağırlık, kafes yapısı tasarımı ile normal 200g'den 120g'ye kesilir ve gözeneklilik, kemik hücrelerinin büyümesine yardımcı olmak için% 60 ila% 80 arasında tutulur. Beş yıllık klinik takipten sonra - yukarı, hastanın ameliyattan sonra iyileşme süresi%30 azaltıldı ve protezin gevşeme oranı%5'ten%0.5'e düştü.