האם ניתן להשתמש בהדפסת תלת מימד מתכת לייצור מחדש של חלקי ציוד תעשייתי?

1. פריצת דרך טכנולוגית: קפיצה מ"תיקון "ל"לידה מחדש"
היתרון העיקרי של הדפסת תלת מימד מתכת הוא בכך שהוא יכול לתקן עיצובים גיאומטריים מורכבים ברמת דיוק רבה. לדוגמה, ייצור מחדש סטנדרטי של להבי טורבינת מנועי מטוסים זקוק לריתוך ידני כדי לתקן נזק לשכבת המחסום התרמי. הליך זה יכול בקלות לגרום לריכוז לחץ תרמי, והלהב המתוקן יכול להימשך רק 60% כל עוד העיצוב המקורי. Platinum Technology Co., Ltd. משתמשת בטכנולוגיית התכה לייזר סלקטיבית (SLM) כדי להדפיס ולתקן את חורי הקירור של הסרטים המובילים של להבי טורבינה על ידי שינוי עוצמת הלייזר ואת נתיב הסריקה. הלהבים המתוקנים עברו 2000 מחזורים תרמיים בטמפרטורה גבוהה של 1150 מעלות ללא סדקים או קילוף של הציפוי. בהשוואה לנהלים קודמים, חיי השירות היו ארוכים יותר של 40%, ומחזור התיקון נחתך מ -30 יום ל 72 שעות.
כדי לתקן את בעיית סדקי העייפות בחלקים חיוניים של בוגי רכבת במהירות גבוהה, CRRC הציגה טכנולוגיית ייצור מחדש המבוססת על התכה של קרני אלקטרונים (EBM). מבנה חוזק שיפוע מודפס באתר הסדק על ידי קבלת מודל דיגיטלי מדויק של אזור הסדק באמצעות סריקת תלת מימד ושילובו עם תכנון אופטימיזציה של טופולוגיה. זה נותן לאזור התיקון חוזק עייפות של 92% מחומר הבסיס, ואילו תיקון ריתוך מסורתי יכול להתאושש רק 75%. שיטה זו שימשה לתיקון בוגי רכבת מהיר של CR400AF בקבוצות, קיצוץ עלות תיקון אחד ב -65% וחיסכון של יותר מ -200 מיליון יואן בשנה בתחזוקה.
2. חומרים חדשים: מעבר מ"סינגל "ל"סופר"
הקיבולת של הדפסת תלת מימד מתכתית לעבוד עם חומרים שונים היא סיבה גדולה לכך שניתן להשתמש בה בייצור מחדש. עבור הקשרים תפעוליים שונים של מכונות תעשייתיות, צוותי מחקר ופיתוח יצרו מגוון של אבקות סגסוגת מיוחדות:
מערכת סגסוגת לטמפרטורות גבוהות: GE AVIATION הפכה את אבקת הסגסוגת מבוססת ניקל בשנת 718 לתאי הבעירה של מנועי LEAP. חוזק העמידות של חלקים מודפסים ב 650 מעלות גדול או שווה ל 900 MPA, העומד בתנאי ההפעלה הגבוהים של דרישות מנועי המטוסים. זה אפשרי מכיוון שחלוקת גודל חלקיקי האבקה (d 50=45 מיקרומטר) וריכוז חמצן (<50ppm) are controlled.
מערכת חומרים שאינם נשחקים: WC CO CO אבקת סגסוגת קשה נוצרה על ידי אוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג לשימוש בחלקי בלאי למכונות כרייה. שיני החיתוך של מכונת המנהרה המיוצרת באמצעות טכנולוגיית סינטרינג סלקטיבית של לייזר (SLS) עמידות פי שלושה יותר בלאי מאשר חלקים מזויפים רגילים ויש להם קשיות של HRC68. חיי השירות הם כעת 12 חודשים.
מערכת חומרים קלים: קבוצת BMW מעסיקה אבקת סגסוגת טיטניום TI-6AL-4V כדי להפוך את בית המנוע לרכב החשמלי IX3 שוב. על ידי אופטימיזציה של הטופולוגיה של העיצוב, משקל הדיור נחתך ב -35%, ויעילות פיזור החום משופרת ב- 22%. התוצאה היא צפיפות כוח מוטורית של 6.8 קילוואט/ק"ג, שהיא הגבוהה ביותר בענף.
3. שילוב תהליכים: מעבר מ"נקודה יחידה "ל"שרשרת מלאה"
הדפסת תלת מימד מתכת מודרנית וייצור מחדש יצרו שרשרת טכנית מלאה הכוללת "הדפסת דוגמנות לגילוי לאחר עיבוד."
מערכת גילוי אינטליגנטית: מודול ה- NX AM של Siemens Industrial Software יכול לשלב נתונים מסורקי לייזר וגילוי פגמים קוליים, ליצור אוטומטית מודלים תלת -ממדיים של אזורי תקלות, ולהשיג דיוק גילוי של 0.02 מ"מ, שהוא מדויק פי 10 יותר מאשר מדידה ביד.
תהליך הדפסה אדפטיבית: לפלטינה BLT-S800 יש מערכת שיתוף פעולה רב-לייזר שיכולה לשנות את הכוח והמהירות של הלייזרים התלויים בצורת הפריטים. בעת הדפסת סוג מסוים של מדריך טורבינת גז, המערכת מוצאת אוטומטית את האזור הדק-קירות (עובי<1mm) and lowers the laser power from 300W to 200W. It also speeds up the scanning from 1000mm/s to 1500mm/s to keep the thin-walled area from changing shape by more than 0.05mm.
עיבוד דיגיטלי לאחר עיבוד: שיטת העידוד החם של איירבוס (HIP) לאחר העיבוד יכולה לגרום לרכיבים מודפסים של SLM לצפוף יותר, לעבור מ 99.2% ל- 99.95%, שנפטר מהתקלות בנקבוביות הפנימיות. בהשוואה לחלקים שלא טופלו, חיי העייפות של תמוכות ציוד נחיתה A350XWB שטופלו בירך הם ארוכים פי חמש והם 98% כל עוד חלקים מזויפים.
4. ניתוח כלכלי: השינוי מ"עלות גבוהה "ל"קנה מידה"
ככל ששיעור הלוקליזציה של הציוד עולה ועלות החומרים יורדת, ייצור מחדש של הדפסת תלת מימד מתכתית הפך להיות בר -קיימא יותר מבחינה כלכלית וצבר יתרון על מתחרותיה.
אופטימיזציה של מבנה העלות: פרויקט ייצור מחדש של בלוק גליל מנוע רכב מסוים מראה כי עלות היצירה היחידה שנעשתה בתהליך הזיוף והעיבוד המסורתי היא 1200 יואן, ואילו עלות היצירה היחידה שנעשתה בתהליך הדפסת SLM היא 850 יואן. עלות חומרי האבקה ירדה מ -60% ל 45%, ואילו עלות הפחת הציוד ושימוש באנרגיה ירדה מ 25% ל 18%.
הפחתת עלויות מלאי: רולס רויס ​​בונה מחסן דיגיטלי מודפס בתלת מימד לחלקי חילוף תעופה, חותך את שווי המלאי העולמי מ -4.2 מיליארד דולר ל -1.8 מיליארד דולר וחותך את הזמן בו מטוסים של הלקוחות הם מחוץ לשירות (AOG) מ- 72 שעות ל 8 שעות. זה חוסך לחברות תעופה יותר מ- 500 מיליון דולר בשנה בעלויות התפעול.
השפעת קנה המידה על הייצור: ציוד ייצור תוספות של פלטינום BLT-W סדרת קשת (WAAM) יכול לגרום לחלקים מבניים תעופה בקוטר של 2.5 מטרים שכולם מעוצבים זה בזה. הזמן שלוקח להדפיס חתיכה אחת הוא 80% פחות מאשר עם ייצור רב-תהליכי טיפוסי, ושיעור השימוש בחומרים עובר מ- 35% ל- 92%. זה מאפשר לייצר המוני רכיבים מבניים ענקיים שהופקו מחדש.