מהו העיקרון העובד של הדפסת תלת מימד מתכתית בציוד תעשייתי?

לב הטכנולוגיה: שינוי בייצור מחסור לייצור תוספים
החלק החשוב ביותר שלהדפסת תלת מימד מתכתיתהוא מניח מרכיבי מתכת בדרך הנכונה בדיוק, הנעשית ישירות על ידי דגמים דיגיטליים. זה משנה לחלוטין את מחזור הייצור "מכלול עיבוד ריק" הטיפוסי. ציוד ה- BLT - S1500 יש מערכת סריקה סינכרונית של 10 לייזר המאפשרת להדפיס ברמת הדיוק הגבוהה ביותר של 0.06 מ"מ לשכבה בתא יצור רוחב 1.5 מטר. ישנם ארבעה צעדים עיקריים בזרימת העבודה שלה:
דוגמנות וחיתוך בצורה דיגיטלית: השתמש בתוכנת CAD כדי ליצור דגמי תלת מימד, ואז השתמש בתוכנת פרוסה כמו קסמים כדי להפוך אותם לקבצי STL שניתן לקרוא. הגדר את עובי השכבה ל- 0.02–0.1 מ"מ תלוי בתכונות של החומר.
טיפול מראש במיטת אבקה: ציוד הפצת האבקה מפיץ באופן שווה אבקת סגסוגת טיטניום כדורית על ספסל העבודה בסביבת ואקום או גז אינרטי. עובי השכבה נשלט על פני ± 5 מיקרומטר.
התכה סלקטיבית עם קרן אנרגיה גבוהה -: מכשיר הגלוונומטר הלייזר נע במהירות של 20 מ '/שניות מעל החלק השכבה הנוכחי {}}}, ממיס את האבקה לבריכה של מתכת נוזלית. לאחר מכן הסעה של מרנגוני עוזרת למתכת להיות צפופה יותר ולהתמצקות.
שכבה על ידי דפוס ערימת שכבה: ספסל העבודה מופחת בעובי של שכבה אחת, ומחזור הפקדת אבקת הפקדה, התכה ומיצוק חוזר על עצמו עד שייעשה חפץ מתכת עם צפיפות קרוב ל 100%.
דרך חדשה זו ליצור דברים העלתה את שיעור השימוש בחומרים מ -10%–20%בשיטות ישנות למעל 90%. לדוגמה, הגרסה המודפסת התלת -ממדית של מושב הנושא הראשי של כוח הרוח של GE היא קלה יותר של 40% מחלקים מזויפים וחותכת את זמן הפיתוח בין 18 חודשים ל -3 חודשים. חמשת הנהלים העיקריים שונים זה מזה מבחינת הטכנולוגיה.
ישנם שני סוגים עיקריים של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכתית המשמשת בתעשייה כרגע: התכה במיטת אבקה ותצהיר אנרגיה כיוונית. יש ביניהם הבחנות גדולות מבחינת התכונות הטכנולוגיות שלהן והמצבים שבהם ניתן להשתמש בהם:
1. השיטה למיטות אבקת התכה
התכה של לייזר סלקטיבי (SLM): זה יכול לחתוך סגסוגות טיטניום, סגסוגות מבוססות ניקל {}}}, ופלדת אל חלד 17-4 קמ"ש עם לייזרים סיבים המשתמשים במראות 1000 עד 2000 וולט ומראות דינאמיות כדי להפוך נקודה לרוחב 0.05 מ"מ. טכנולוגיית שיתוף הפעולה הכפולה של פלטינום טכנולוגיית טכנולוגיית פלטינה הפכה את הדפסת 200% למהירה יותר וקיצצה את עלות ייצור חרירי הדלק של מנוע התעופה ב -65% עבור כל רכיב.
התכה סלקטיבית של קרן אלקטרונים (EBSM) היא שיטה המשתמשת בקרן אלקטרונים של 30 קילוואט כדי לעבוד בוואקום ולסריקה במהירות של 8 מ '/שניות. עדיף לעבוד עם מתכות עם נקודות התכה גבוהות, טנטלום וטונגסטן כאלה. Siemens Energy מעסיקה טכנולוגיה זו כדי לייצר גיליונות צינור מחולל קיטור גרעיניים. זה חותך את מספר הריתוכים מ- 127 ל- 3 ומוריד את הסכנה של דליפות ב 90%.
לייזר שיטת תמצית אנרגיה מכוונת ליד יצירת נט (עדשה): מערכת הזנת אבקה קואקסיאלית שולחת אבקת מתכת בקוטר של 45–106 מיקרומטר לאזור מיקוד הלייזר לייצור חומרי שיפוע. באמצעות טכנולוגיה זו, Honeywell הפכה את דיסק הטורבינה Bimetallic Ti6al4V/Inconel 718 עמיד פי שלושה עמידה לעייפות תרמית.
ייצור תוספות ARC (WAAM): שיטה זו משתמשת בקשת ריתוך MIG/TIG כמקור החום ויכולה להפקיד עד 8 ק"ג לשעה, מה שהופך אותו לטוב לייצור חלקים מבניים מאסיביים. טכנולוגיית הדפסת התלת מימד לפירים להנעה ימית שנעשתה על ידי CSIC 725 קיצצה את עלויות החומר ב- 40% והעלה את הייצור ב -70%.
צעדים גדולים קדימה במדע חומרים
מערכת החומרים להדפסת תלת מימד מתכת משתנה מסגסוגות סטנדרטיות לאלה פונקציונליים וחכמים:
פיתוח גבוה - סגסוגות ביצועים: קבוצת שאגאנג הפכה את ניקל GTD222 - מבוסס סגסוגת טמפרטורה גבוהה {}} בתגובה לביקוש בענף התעופה. יש לו חוזק מתיחה של 1200MPA בגובה 650 מעלות, שהוא 25% גבוה מחומר GH4169 הטיפוסי.
Multi - טכנולוגיה מורכבת חומרים: על ידי שינוי גודל חלקיקי האבקה (לדוגמה, 45 מיקרומטר אבקת בסיס ואבקה מעודנת של 15 מיקרומטר), ניתן להפחית את גודל התבואה של סגסוגת טיטניום מ- 50 מיקרומטר ל 10 מיקרומטר, מה שמאפשר לו חיי עייפות של יותר מ- 10 ⁷ מחזורי.
באמצעות חומרים חכמים: לייצור שסתום אדפטיבי שיכול לשנות אוטומטית את פתיחתו בין 40 ל 80 מעלות, חלקיקי סגסוגת זיכרון צורה מושתלים בפלדת אל חלד של 316L. אי הדיוק נשמר על ± 0.5 מעלות.
חדירה עמוקה לשימושים בתעשייה -}
שלושה אזורי תעשייה גבוהים {}}} עשו שימוש רב בטכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכתית:
Aerospace: למטוס Airbus A350XWB יש סוגריים של סגסוגת טיטניום מודפסת תלת מימדית ההופכים את המבנה לקליל ל -30% ויעילות הדלק ל -2% יותר. פרויקט המנוע Ultrafan של Rolls Royce השתמש בטכנולוגיית הדפסת תלת מימד כדי לחתוך את מספר להבי המדחס בין 36 ל -18. זה הפך את הדחף - ל- - יחס המשקל גבוה יותר ב -15%.
כלי אנרגיה: הכוח הגרעיני של הדור הרביעי גבוה - מחולל קיטור כור מקורר בגז טמפרטורה, המיוצר על ידי State Power Investment Corporation משתמש בניקל מודפס בתלת מימד - צינורות העברת חום סגסוגת מבוססת. זה הופך את יעילות העברת החום ל 92%, שהם 8 נקודות אחוז גבוהות יותר מהעיצובים המסורתיים.
קבוצת BMW השתמשה במגשי סוללת סגסוגת אלומיניום מודפסת תלת -ממדית בדגם הרכב החשמלי IX3. זה הפך את המכונית לקלה 12 ק"ג והגדילה את טווח ה- NEDC שלה ב -15 ק"מ.