Endüstriyel ekipmanlarda metal 3D baskının çalışma prensibi nedir?

Teknolojinin Kalbi: Üretimde Ekstraktiften Katkı Üretime Değişimi
En önemli kısmıMetal 3D baskıdoğrudan dijital modeller tarafından yapılan metal malzemeleri tam olarak doğru şekilde koyuyor. Bu, tipik "boş işleme montajı" üretim döngüsünü tamamen değiştirir. Platinum BLT - S1500 ekipmanı, 1.5 metre genişliğinde bir şekillendirme odasında katman başına en yüksek 0,06 mm doğrulukla yazdırılmasını sağlayan 10 lazer senkron tarama sistemine sahiptir. İş akışında dört ana adım var:
Dijital formda modelleme ve dilimleme: 3D modeller yapmak için CAD yazılımını kullanın, ardından okunabilen STL dosyalarına dönüştürmek için Magics gibi dilimleme yazılımlarını kullanın. Katman kalınlığını, malzemenin niteliklerine bağlı olarak 0.02-0.1 mm olarak ayarlayın.
Toz Yatak Ön Tedavisi: Toz yayma ekipmanı, vakum veya inert gaz ortamında tezgah üzerine küresel titanyum alaşım tozunu eşit olarak yayar. Katman kalınlığı ± 5 μm içinde kontrol edilir.
Yüksek - enerji ışını ile seçici erime: lazer galvanometre aygıtı, akım katman çapraz - bölümü üzerinde 20m/s hızda hareket ederek tozu bir sıvı metal havuzuna eritir. Marangoni konveksiyonu metalin daha yoğunlaşmasına ve katılaşmasına yardımcı olur.
Katman Yayılımı Kalıplama: Çalışma tezgahı bir tabakanın kalınlığı ile düşürülür ve% 100'e yakın yoğunluğa sahip metal bir nesne yapılana kadar toz, erime ve katılaştırma döngüsü tekrarlanır.
Bir şeyler yapmanın bu yeni yolu, malzeme kullanım oranını eski yöntemlerde%10-20'den%90'ın üzerine çıkarmıştır. Örneğin, GE'nin rüzgar enerjisi ana yatak koltuğunun 3D baskılı versiyonu, sahte parçalardan% 40 daha hafiftir ve geliştirme süresini 18 aydan 3 aya düşürür. Beş birincil prosedür, teknoloji açısından birbirinden farklıdır.
Şu anda endüstride kullanılan iki temel metal 3D baskı teknolojisi vardır: toz yatağı erime ve yönlü enerji birikimi. Aralarında teknolojik özellikleri ve kullanılabilecekleri durumlar açısından büyük ayrımlar vardır:
1. Toz yatakları eritme yöntemi
Seçici lazer eritme (SLM): Titanyum alaşımlarını, nikel - tabanlı alaşımları ve 0.05mm genişliğinde bir nokta yapmak için 1000 ila 2000W güç ve dinamik odaklama aynaları kullanan fiber lazerlerle 17-4ph paslanmaz çelik kesebilir. Platinum Technology'nin çift lazer işbirliği teknolojisi, baskıyı% 200 daha hızlı hale getirdi ve havacılık motoru yakıt nozullarını her bileşen için% 65 yapma maliyetini azalttı.
Elektron ışını seçici eritme (EBSM), bir boşlukta çalışmak ve 8m/s hızda taramak için 30kW elektron ışını kullanan bir yöntemdir. Tantalum ve tungsten gibi yüksek erime noktaları olan metallerle çalışmak en iyisidir. Siemens Energy, bu teknolojiyi nükleer buharlı jeneratör tüp tabakaları yapmak için kullanır. Kaynak sayısını 127'den 3'e düşürür ve sızıntı tehlikesini%90 azaltır.
Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme Yöntemi Lazer Nett Biçimine Yakın (Lens): Bir koaksiyel toz besleme sistemi, gradyan malzemeler yapmak için lazer odaklama alanına 45-106 μm çapında metal tozu gönderir. Bu teknolojiyi kullanarak Honeywell, termal yorgunluğa üç kat daha dirençli olan bir Ti6al4v/Inconel 718 bimetalik türbin diski yaptı.
ARC Katkı Üretimi (WAAM): Bu yöntem, ısı kaynağı olarak bir MIG/TIG kaynak ark kullanır ve 8 kg/s'ye kadar birikebilir, bu da büyük yapısal parçalar yapmayı iyi hale getirir. CSIC 725 tarafından yapılan deniz tahrik şaftları için 3D baskı teknolojisi, malzeme maliyetlerini% 40 azalttı ve üretimi% 70 oranında artırdı.
Malzeme Biliminde Büyük Adımlar
Metal 3D baskı için malzeme sistemi standart alaşımlardan fonksiyonel ve akıllı olanlara değişmektedir:
Yüksek - Performans Alaşımlarının Geliştirilmesi: Shagang Group, havacılık endüstrisindeki talebe yanıt olarak yüksek - tabanlı yüksek - sıcaklık alaşımını yaptı. Tipik GH4169 malzemesinden% 25 daha yüksek olan 650 derecede 1200MPa'lık bir gerilme mukavemetine sahiptir.
Multi - Malzeme Kompozit Teknolojisi: Toz parçacıklarının boyutunu değiştirerek (örneğin, 45 μm baz tozu ve 15 μm rafine toz), titanyum alaşımının tane boyutu 50 μm'den 10 μm'ye düşürülebilir, bu da 10'dan fazla döngüden fazla yorulma ömrü sağlar.
Akıllı Malzemeler Kullanımı: Açıkını 40 ila 80 derece arasında otomatik olarak değiştirebilen uyarlanabilir bir valf yapmak için şekil bellek alaşım parçacıkları 316L paslanmaz çelik içine implante edilir. Yanlışlık ± 0.5 dereceye kadar tutulur.
Endüstriyel - sınıfına derin penetrasyon
Üç yüksek - son endüstriyel alanlar metal 3D baskı teknolojisini çok kullandı:
Havacılık ve Uzay: Airbus A350XWB düzleminde, yapıyı% 30 daha hafif ve yakıt verimliliğini% 2 daha iyi hale getiren 3D baskılı titanyum alaşım braketleri vardır. Rolls Royce'un Ultrafan Motor Projesi, kompresör bıçak sayısını 36'dan 18'e düşürmek için 3D baskı teknolojisini kullandı.
Enerji Araçları: Dördüncü Nesil Nükleer Power High - Sıcaklık Gaz Soğutmalı Reaktör Buhar Jeneratörü, State Power Investment Corporation tarafından yapılan 3D baskılı nikel - tabanlı alaşım ısı transfer tüpleri kullanır. Bu, ısı transfer verimliliğini%92 yapar, bu da geleneksel tasarımlardan 8 puan daha yüksektir.
BMW Group, IX3 elektrikli araç modelinde 3D baskılı alüminyum alaşım pil tepsileri kullandı. Bu, arabayı 12 kg daha hafif hale getirdi ve NEDC aralığını 15 km artırdı.