כיצד מדפסת תלת מימד מתכתית מתפקדת ברכיבי ייצור בתנאי טמפרטורה גבוהים-?

一, שינוי גדול בתכונות החומרים: מ"בלתי אפשרי "ל"ביצועים סופר"
1. שליטה מדויקת מאוד במיקרו -מבנה
קצב הקירור המהיר שלהדפסת תלת מימד מתכתית(עד 10 "עד 10 ⁷ מעלות /ים) שינה לחלוטין את אופן ההילוכים ששימשו לעבודה, שהייתה על ידי התפתחות דנדריטית. ניקל - מבוסס גבוה - סגסוגות טמפרטורה הן דוגמה טובה. שיטות מסורתיות זקוקות לשבועות רבים של טיפול בחום בהומוגניזציה כימית בגלל ההפרדה הדנדריטית. עם זאת, הדפסת תלת מימד יוצרת ישירות מבני תבואה סלולרית קטנה, מה שאומר שאין צורך בשלב ההומוגניזציה. טיפול בחום כיווני יכול גם לשלוט במדויק על גודל המשקעים שלב עד לרמת הננו. נאס"א העריכה ניקל מודפס תלת -ממדי - להבי טורבינת סגסוגת מבוססת ומצאו שהם שמרו על 98% מכוחם המקורי בטמפרטורה גבוהה של 1600 מעלות. זה 15% חזק יותר מאשר סליחות מסורתיות.
2. מורכב עם שיפוע של חומרים שונים
הדפסת תלת מימד יכולה לשנות את הרכב החומרים באופן שיפוע כדי לספק את צרכי הביצועים של חלקים שונים של רכיבי טמפרטורה גבוהים-. צוות יצר קובלט - מבוסס/ניקל - דיסק טורבינה מורכב מבוסס שניהם עמידים לזחילה - ובעל חיי עייפות ארוכים של 1200 מעלות. הם עשו זאת על ידי שימוש בטכנולוגיית ערבוב אבקה מקוונת כדי להפוך את אזור הליבה של הדיסק לסגסוגת מבוססת {}}} קובלט - מבוסס וקצה ה- DISC גבוה {}}} טמפרטורה - ניקל עמיד {}} מבוסס על כל Alloy. התכונה "חומר אחד לשימושים מרובים" חותכת את עלות היצירה היחידה ב -40% ואת הזמן שלוקח ללמוד ולייצר אותה ב -60%.
3. הכנת מערכות סגסוגות חדשות
צוות המכון למתכות של האקדמיה הסינית למדעים השתמש בטכנולוגיית היתוך מיטת אבקת לייזר (LPBF) כדי להפוך את Al - Fe - V - Si - סגסוגת אלומיניום SC. יש לו עדיין חוזק מתיחה של 450MPA במהירות של 400 מעלות, הממלא את פער הביצועים של סגסוגות אלומיניום מסורתיות בטווח הטמפרטורות של 200-450 מעלות. הפריצה העיקרית היא:
מבנה מורכב אמורפי/גבישי: מרכז בריכת ההמסה מתקרר במהירות, ויוצר רשת אמורפית שמקשה על ניתוקים לנסוע.
Multi - חיזוק שלב המשקעים בקנה מידה: Al ₈ Fe ₂ Si, Al ₁ V, ושלבי ננו אחרים עובדים יחד בממשק Al ∝ SC להפסקת גסות בטמפרטורות גבוהות.
בקרת גבול תבואה של אלמנט הסקנדיום: אלמנט SC מעיד על דגנים ומחזיק את גבולות התבואה במקום, מה שהופך אותם ל -70% פחות סבירים להיסדק כאשר הם מחוממים.
2, רעיונות חדשים בתהליך הייצור: מעבר מ"חיסור "ל"תוסף"
1. דפוס של מבנים מסובכים בחתיכה אחת
בעבר, ביצוע רכיבי טמפרטורה גבוהים - נדרשו עשרות שלבים כדי להרכיב חלקים שונים. עם זאת, עם הדפסת תלת מימד, תוכלו להכין ישירות תכונות מסובכות כמו מבני חלת דבש ביומימטי ותעלות קירור קונפורמיות. חברת תעופה וחלל מסוימת מייצרת להבי טורבינה המחוברים למבנה קירור דבש ביומימטי. זה הופך את הקירור ל 40% ליעיל יותר ומכפיל את חיי הלהבים. תוחם תא הבעירה של מנוע המטוס מודפס בעזרת ערוצי קירור שכבה כפול {}} בטכנולוגיית התכה של אלקטרונים (EBM). לאחר התייחסותם בלחיצה איזוסטטית חמה, ביצועי הזחילה הטמפרטורה- טמפרטורה טובה כמו זו של סטייה ומעבירה את מבחן הספסל של 3000 שעות.
2. אינטגרציה קלה ופונקציונלית
הדפסת תלת מימד יכולה להקל על חלקי טמפרטורה- 30% עד 70% באמצעות תכנון אופטימיזציה של טופולוגיה. מכונית המירוץ Porsche 911 GT2 RS כוללת בוכנות סגסוגת טיטניום מודפסות תלת -ממדיות שבנו - בערוצי קירור. ערוצים אלה משפרים את תפוקת המנוע ב -30 כוחות סוס ומקצכים משקל ב- 15%. חשוב מכך, Multi - טכנולוגיית הדפסת חומרים מאפשרת לך לשים חלקים אלקטרוניים כמו חיישנים ומפעילים ממש על מצעי מתכת, וכך מושגת "אינטליגנציה של פונקצית מבנה".
3. מהפכה בתחזוקה וייצור מחדש
טכנולוגיית תצהיר אנרגיה מכוונת תלת -ממדית (DED) יכולה לתקן חלקי טמפרטורה גבוהים- עם נזק מקומי בצורה מדויקת מאוד. טכניקת חיפוי לייזר משמשת תחנת כוח מסוימת לתיקון להבי טורבינת גז . 3 D סריקת החלקים השבורים הופכת את נתיב התיקון ואז אותה אבקה נמסה שכבה בשכבה. לאחר תיקון, חוזק העייפות של החלקים חוזר ל 95% מזה של חלקים חדשים, מה שחוסך 700,000 יואן בכל תיקון.
3, שימושים ובעיות בענף: הקפיצה מהמעבדה לתעשייה
1. ענף המטוסים הוא שדה הקרב העיקרי
מנוע מטוסים: זרבובית הדלק של מנוע Leap מ- GE Aviation משלבת 20 חלקים לאחד באמצעות הדפסת תלת מימד, מה שהופך אותו ל -200 מעלות לעמידות יותר לחום ואורך פי חמש-.
מנוע טילים: נאס"א בדקה תא דחף העשוי מסגסוגת אלומיניום מודפסת תלת -ממדית {}} המשתמשת במנגנון קירור התחדשות כדי לשמור על הטמפרטורה של הקיר הפנימי מתחת לנקודת ההיתוך. זה הגדיל את צפיפות הדחף ב -30%.
מטוסים היפרסוניים: צוות עשה חלק מהסגסוגת טונגסטן סגסוגת טונגסטן שיכול להתמודד עם טמפרטורה גבוהה פתאומית של 3000 מעלות. זוהי תמיכה חומרית חשובה לכלי נשק היפרסוניים.
2. פיתוחים חדשים בתחומי האנרגיה והתעשייה
טורבינת גז: תלת מימד של סימנס אנרגיה - תא בעירה של טורבינת גז מודפסת משפר את יעילות הבעירה ב -2% וחותך את פליטת תחמוצת החנקן ב -15% באמצעות תכנון תעלות זרימה ביומימטי.
התלת מימד של תאגיד הגרעין הלאומי של סין - צינור חיפוי סגסוגת זירקוניום מודפס לציוד אנרגיה גרעיני עמיד פי שלושה יותר לקורוזיה בגובה 400 מעלות {}}} קיטור טמפרטורה, מה שהופך את הכור הגרעיני מהדור הרביעי לבטוח יותר.
בוש עשה רוטור מגדשי טורבו מודפסים תלת -ממדיים לתעשיית הרכב שהופך את הרוטור ל -15% לחזק יותר נגד זחילה ו -40% מהר יותר להגיב על 1200 מעלות.
3. בעיות ודרכים חשובות לפתור אותן
מסד נתונים של חומרים חסרים: זה יכול לקחת עד שנתיים לייצר סגסוגות טמפרטורה חדשות {}} גבוהות, ותשתית נתונים גדולים למעקב עד כמה טוב עובד תהליך ההרכב.
בקרת יציבות תהליכים: העיצוב של זרבובית טילים נדרש ליותר מ -200 שינויים בפרמטרים שלו וצריך יצירת מערכות בקרת לולאה -.
הוצאות גבוהות לאחר העיבוד: דיסק הטורבינה צריך לעבור שבעה שלבים, כמו תמיכה, טיפול בחום ועיבוד שבבי. זה עולה 40% מהעלות הכוללת וכרוך ביצירת מערכת עיבוד שאינה -.
סיכונים סביבתיים ובטיחותיים: עיבוד עלויות אבקת מתכת פסולת 12% מעלויות התפעול, ושיטות חדשות למיחזור והדפסה עם פחות אבק צריך להיות.