טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת: תקציר
הדפסת מתכת תלת מימדית, המכונה לפעמים ייצור תוסף מתכת, היא טכניקה לפיה דברים תלת מימדיים נוצרים על ידי ערימה שכבה אחר שכבה של אבקות מתכת או חוטים. הדפסת מתכת תלת מימדית שונה מטכניקות ייצור חומרים קונבנציונליות או מקבילות בכך שהיא יכולה "להדפיס" במדויק חומרי מתכת לצורה המיועדת בהתאם לדגמי מחשב ולא באמצעות תבניות. מלבד הגדלת דיוק הרכיבים באופן משמעותי, טכניקת הייצור הזו "מאפס" מעניקה למעצבים חופש עיצובי שלא היה ידוע לו עד כה.
הרעיון של שיפור החוזק באמצעות הדפסת תלת מימד מתכתית
הסיבות העיקריות לכך שטכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת יכולה להיות משמעותית בשיפור החוזק קשורות בעיקר לתכונות הבאות:
טכניקת הדפסה תלת מימדית של מתכת עשויה ליצור מבנה מיקרו עבה על ידי ניהול מדויק של תהליך ההיתוך וההתמצקות של כל שכבה של אבקת מתכת, וכך להוריד חורים ופגמים וכך להגביר את החוזק הכללי של הרכיבים.
הפצת חומרים אופטימליים: באמצעות אופטימיזציה טופולוגית וכלים טכניים אחרים בהתאם למצב הלחץ של הרכיבים, יכולים המעצבים למקסם את הפצת החומרים בתהליך הדפסת תלת מימד מתכת כך שהחומרים יתחזקו באזורי מתח מרכזי ויפחיתו כראוי באזורים לא קריטיים, כך להבטיח חוזק והפחתת משקל.
בחירה מתקדמת של חומרים: בין חומרי המתכת בעלי הביצועים הגבוהים הזמינים להדפסת מתכת בתלת מימד הם סגסוגות טיטניום, סגסוגות בטמפרטורה גבוהה על בסיס ניקל וכו'. חומרים אלו עשויים לעמוד בקריטריונים המחמירים לחוזק רכיבים במגזר התעופה והחלל עם איכויותיהם הבולטות של גבוהות חוזק, קשיחות רבה ועמידות בפני קורוזיה חזקה.
שילוב של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת עם תוכנה מתוחכמת לניתוח מתח מאפשר ניתוח מתח על רכיבים, לחזות ולייעל את תנאי הלחץ שלהם, ובכך לשפר את חוזק הרכיבים.
יישום הדפסת תלת מימד מתכת רכיב תעופה וחלל
טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת מיושמת באופן נרחב בתעשיית המטוסים לייצור מספר רכיבים חשובים כולל להבי מנוע, דיסקים טורבינה, תאי בעירה, ציוד נחיתה וכו'. חלקים אלו חייבים לעמוד בטמפרטורות ולחצים גבוהים למדי וזקוקים לחוזק רב בנוסף לעיצובם המסובך .
באמצעות מנועי תעופה כדוגמה, מוצאים בהם הרבה חלקים חשובים כולל להבי טורבינה בלחץ נמוך, מזרקי דלק וכו'. באמצעות עיצוב ובחירת חומרים אידיאליים, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת מבטיחה לא רק ייצור מדויק אלא גם מגדילה מאוד החוזק ואורך החיים של הרכיבים. לדוגמה, למרות שמירה על חוזק ומשקל גבוהים, להבי טורבינה בלחץ נמוך המורכבים מסגסוגת TiAl הם קלים בסביבות 50% מסגסוגות קונבנציונליות מבוססות ניקל בטמפרטורה גבוהה, ומכאן מפחיתים את המשקל של כל הטורבינה בלחץ נמוך.
יתר על כן, אפשרי עם הדפסת תלת מימד מתכת הוא ייצור ישיר של עיצובים מורכבים עם תעלות קירור פנימיות, בנייה נקבוביות וכו'. על ידי מקסום הזרימה וחלוקת החומרים, צורות מבניות אלו מגדילות את יעילות פיזור החום ואת יכולת נשיאת העומס של רכיבים, ומכאן משפרות את חוזקם .
ההשפעה המשמעותית שמביאה הדפסת תלת מימד מתכת
שימוש בטכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת כדי להגביר את החוזק של רכיבי תעופה וחלל לא רק מגביר את האמינות והביצועים של החלקים, אלא גם בעל ההשפעות העיקריות הבאות:
הוצאות ייצור נמוכות יותר: באמצעות הפחתת פסולת חומרים, פישוט תהליכי ייצור וקיצור מחזורי ייצור, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת מורידה את עלויות ייצור הרכיבים.
יעילות עיצוב גבוהה יותר: טכנולוגיית הדפסת מתכת תלת-ממדית מעניקה למעצבים חופש עיצובי חסר תקדים, ומאפשרת להם ליצור רכיבים עם ביצועים גבוהים יותר מהר יותר ובכך לשפר את יעילות העיצוב.
האצת הקצב של הצגת מוצרים חדשים: ייצור מהיר של אבות טיפוס וחלקי בדיקה המתאפשר באמצעות טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת מאיץ את תהליך הבדיקה והאימות של פריטים חדשים, ולכן מזרז את קצב השחרור של מוצרים חדשים.
טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית ממתכת יישומית דחפה חדשנות טכנולוגית במגזר התעופה והחלל באמצעות חומרים, תהליכים וטכנולוגיות מחקר ותמיכה ביישומים חדשים.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-aluminum-racing-car-radiator.html