Şanzıman sistemlerinde dişliler üretmek için metal 3D baskı nasıl kullanılır?

1. Doğru Malzemeyi Seçme: Maliyet ve Performans Nasıl Dengelenir
Metal 3D baskıDişliler, mekanik yetenekleri, işleme özelliklerini ve maliyeti dengeleyen bir malzemeden yapılmıştır. Şu anda en yaygın malzemeler paslanmaz çelik, titanyum alaşımı, alüminyum alaşım ve yüksek - performans alaşımlı çeliktir. Bu malzemeler aşağıdaki özelliklere sahiptir ve aşağıdaki durumlarda kullanılabilir:
316L gibi paslanmaz çelik
Korozyona ve orta mukavemete karşı iyi bir direnç sunar, bu da gıda işleme ve korozyona dirençli olması gereken kimyasal ekipman da dahil olmak üzere - seviyesi uygulamalar için iyi bir seçimdir. Belirli bir tıbbi cihaz şirketi, ISO 13485 standardını karşılarken 12'den 3'e kadar parça sayısını kesen 316L paslanmaz çelik 3D basılı mikro dişli setleri kullanır. Bu aynı zamanda montaj süresini%70 azaltır.
TC4 gibi titanyum alaşımı, ışık (4.5g/cm³) ve yüksek spesifik bir mukavemete (900MPA'dan daha büyük veya eşit olan gerilme mukavemeti) sahip olduğu için uçak endüstrisinde en iyi seçimdir. Boeing, uydu anten tahrik sisteminin ağırlığını 3D baskı titanyum alaşımlı gezegen dişlileri ile% 40 azalttı. Ayrıca 100.000'den fazla döngü için dişlileri sürdürmek için topoloji optimizasyon tasarımı kullandılar.
Alüminyum alaşımları, bu tür alsi10mg, tüketici elektroniklerinde ve otomotiv endüstrilerinde çok popülerdir, çünkü bunlar kolay ve ucuzdur (yaklaşık bir -} üçüncüsü Titanyum alaşımlarının fiyatı). Belli yeni bir enerji araç üreticisi, şanzıman dişlileri yapmak için alüminyum alaşım kullanarak 3D baskı kullanıyor. Dahili kafes yapısını optimize ederek, dişlilerin ağırlığı% 35 azalır, gürültü 5dB azalır ve her bir bileşenin maliyeti tipik dövme yöntemlerine kıyasla% 22 oranında kesilir.
17-4ph gibi yüksek - performans alaşımlı çelik üzerinde yağış sertleştirme tedavisi kullanarak HRC45'i aşan sertlik elde edebilirsiniz. Bu, çok fazla ağırlık üstlenmesi gereken endüstriyel dişliler için iyi olur. Additec ve Amorfoloji, 17-4ph çelik ile 3D baskılı 6 inç çaplı bir gerinim dalgası dişli esnek tel yapmak için birlikte çalıştı. Bu, malzeme kullanımını% 65 ve üretim maliyetlerini% 58 oranında azaltırken, sıfır boşluk özelliklerini korur.
2. Tasarım optimizasyonu: Geometrik sınırlardan fonksiyonel entegrasyona geçiş
Çıkarma tekniklerinin fiziksel özellikleri geleneksel dişli tasarımını kısıtlar. Öte yandan, 3D baskı teknolojisi, yapı ve işlevi derinden entegre etmek için topoloji optimizasyonu ve biyomimetik tasarım kullanır.
Tam olan ilgili diş profilinin kontrolü
Diş profili parametrelerinin hassasiyeti, dişliler ağının ne kadar iyi dahil olduğunu etkiler. Fusion 360 gibi CAD yazılımı, dişli jeneratöründe, artış çapı, basınç açısı (tipik olarak 20 derece), modül ve daha fazlası gibi önemli sayıları bulabilen yapılı bir -} 'ye sahiptir. Bu, 3D baskılı dişlilerin şanzıman hatasının 0.01mm olmasını sağlar. Parametrik tasarım yoluyla, endüstriyel robotları yapan belirli bir şirket, 3D baskılı harmonik redüktör dişlilerinin şanzıman verimliliğini% 82'den% 91'e çıkardı.
Konformal soğutma suyu devresinin yeni kullanımı
Geleneksel dişli soğutma, diğer taraftan dışarıya . 3 D baskı teknolojisinden yağ banyoları veya spreyler kullanır. Siemens Energy, iç soğutma suyu devreleri tasarlayarak gaz türbini dişlilerinin yüzey sıcaklıklarını% 25 oranında daha fazla ve termal yorgunluk ömrünü üç kat daha uzun hale getirdi.
Hafif kafes yapısı atılımı
Kafes tasarımı, gücü korurken ağırlığı çok azaltabilir. Uçak motorları yapan bir şirket,% 200mm% 40 daha hafif dişliler yapmak için 3D baskılı petek dişli çekirdekleri kullanıyor. Ayrıca stres konsantrasyon faktörünü%60 azaltmak için topoloji optimizasyonu kullanırlar.
3. Baskı Süreci: Çift hız ve doğruluk güvencesi
Metal 3D baskı dişlilerindeki ana adımlar seçici lazer eritme (SLM) ve yönlendirilmiş enerji birikimidir (DED). İşte teknik detayları ve kullanılabilecekleri durumlar:
SLM işlemi: harekete geçme mikrometresi - seviye doğruluğu
SLM teknolojisi, metal tozunu her seferinde bir tabakaya eritmek için güçlü bir lazer kullanır, bu da 0.02-0.1 mm'lik bir tabaka kalınlığı ve RA yüzey pürüzlülüğünü 3.2 μm'ye eşit veya eşit bir yüzey pürüzlülüğü oluşturur. Platinum BLT - S1500, 1,5 metrelik bir şekillendirme odasında aynı anda çok sayıda dişli yazdırabilen 32 lazer işbirlikçi bir tarama sistemidir. Bu, önceki yöntemlere kıyasla bir öğeyi% 80 basmak için gereken süreyi azaltır.
DED süreci: Büyük vitesleri ucuza yapmak
DED Techique, metal teli veya tozu doğrudan şekle yatırmak için bir lazer veya ark kullanır. 500 mm'den fazla çaplı büyük dişliler için iyi çalışır. Hepsi bir seferde "baskı frezeleme" yapmak için CNC makineleri ile additec'in Meltio motor lazer kafasını kullanabilirsiniz. Rüzgar türbinleri için dişli kutuları yapan bir şirket, 1.2 m çapında gezegensel dişliler yazdırmak için DED teknolojisini kullanıyor. Bu, geleneksel dövmede% 15'ten kullanılan malzeme miktarını% 85'e çıkarır ve daha fazla işlem için gereken süreyi karma üretim yoluyla% 70 oranında azaltır.
Multi - Malzeme Baskı: İşlevselliği not etmenin yeni bir yolu
DED Technology'nin çift çizgi toz besleme sistemi ile, malzeme niteliklerinin aynı dişlideki gradyan dağılımını elde edebilirsiniz. Amorfolojinin bimetalik dişlisi, yüksek - sertlik martensitik paslanmaz çelikten (HRC35) yapılmış bir diş yüzeyine ve yüksek - Tırtlık östenitik paslanmaz çelikten yapılmış bir çekirdeğe sahiptir. Bu, dişliyi hem - hem de - darbesini dirençli hale getirir ve sadece bir malzemeden yapılmış bir vitesten üç kat daha uzun sürer.
4. Post - İşleme: Basılı parçalardan çalışma parçalarına gitmek
Metal 3D baskılı dişliler, şanzıman sisteminin katı standartlarına uyacak şekilde ısıl işlem, hassas işleme ve yüzey güçlendirme gibi ekstra adımlardan geçmelidir.
Isıl işlemi: artık stresden kurtulun ve mekanik performansı daha iyi hale getirin
Katmanlar arası stresden kurtulmak ve tahıl yapısını iyileştirmek için, 3D baskılı dişliler genellikle stres giderme tavlaması (2-4 saat boyunca 500-600 derece tutma) ve çözelti tedavisi (1050-1100 derecesinde söndürme) gerekir. Isı işlem teknolojisi aracılığıyla, CAR şanzımanları yapan belirli bir şirket, 320MPA'dan 380MPA'ya 3D baskılı alüminyum alaşım dişlilerin gerilme mukavemetini ve uzama oranı% 8'den% 12'ye yükseltmiştir.
Hassas İşleme: Toleransları Mikrometre seviyesine kadar kontrol etmek
3D baskılı dişliler ilk başta IT8 - IT9 seviyelerine doğru olabilir, ancak şanzıman sistemi genellikle IT6 - IT7 seviyelerinin toleranslarına ihtiyaç duyar. Beş eksenli bağlantı CNC freze makinesi, diş profili hatası 0.005 mm'den az bir diş profili hatası ve 0.003 mm'den az bir diş oryantasyonu hatası ile dişli dişlerinin yüzeylerinde hassas kesimler yapabilir. Yüksek hassasiyetli takım tezgahları üreticisi, 3D baskılı dişlilerin gürültü seviyesini "baskı öğütme" yaklaşımı kullanarak 75dB'den 62dB'ye düşürdü.
Yüzeyi Güçlendirme: Aşınmaya ve Korozyona Dayanıklı Oluşturma
Lazer kaplama teknolojisi, tungsten karbür (WC) veya nikel - tabanlı alaşımlardan yapılmış kaplamaları dişlilerin yüzeyine koyabilir ve bu da onları HRC60 veya daha yüksek hale getirir. Madencilik ekipmanını yapan belirli bir şirket, lazer kaplama teknolojisini 3D baskılı dişlilere koyar. Bu, tedavi edilmemiş vitesleri beş kat daha uzun sürdü ve çamurlu koşullarda aşınmayı% 80 azalttı.
5. Endüstriyel Uygulama: Prototipleri test etmekten birçoğunu yapmaya kadar
Steel 3D baskılı dişliler laboratuvarlarda kullanılmadan fabrikalarda kullanılmaya gitti. Bazı yaygın örnekler:
Havacılık alanı
Airbus A380 uçaklar, iniş dişli sistemlerinde 3D baskılı titanyum alaşım dişlileri kullanır. Parça sayısı 27'den 5'e düşürülür, ağırlık%45 azalır ve iç soğutma su devresinin inşası sayesinde dişlilerin yüzey sıcaklığı 30 derece azalır. Bu, iniş donanımını çok daha güvenilir hale getirir.
Robot alanı
Universal Robots'tan UR5 ortak robotu, eklem yüklerini% 30 oranında azaltan 3D baskılı alüminyum alaşım harmonik redüktör dişlilere sahiptir. Biyomimetik diş tasarımı ayrıca iletim hatasını 0,5 ark dakikasından 0,2 ark dakikasına düşürür, bu da robotu çalışırken daha doğru hale getirir.
Enerji ekipmanı alanı
State Power Investment Corporation'ın dördüncü nesil nükleer güç buhar jeneratörü dişli kutusu dişli 3D - basılı nikel - tabanlı alaşım malzemeden yapılmıştır. Konformal bir soğutma suyu devresinin tasarımı, ısı transfer verimliliğini%92 yapar. Blockchain teknolojisi, nükleer güç ekipmanlarını güvende tutan tüm yaşam döngüsü boyunca toz malzemelerinin izlenmesini mümkün kılar.