Як використовувати металевий 3D -друк для виготовлення передач у системах передачі?

1. Вибір правильного матеріалу: як збалансувати вартість та продуктивність
Металевий 3D -друкШестірні повинні бути виготовлені з матеріалу, який врівноважує механічні можливості, характеристики обробки та вартість. Найпоширенішими матеріалами зараз є нержавіюча сталь, титановий сплав, алюмінієвий сплав та високий - продуктивне сплави сталі. Ці матеріали мають такі властивості і можуть використовуватися в таких ситуаціях:
Нержавіюча сталь, як 316 л
Він пропонує хорошу стійкість до корозії та помірної міцності, що робить його хорошим вибором для введення - додатків рівня, включаючи обробку харчових продуктів та хімічне обладнання, яке потрібно бути стійким до корозії. Певна компанія з медичних пристроїв використовує 316 -літрові набори мікроелементів з нержавіючої сталі 3D, які скорочують кількість частин від 12 до 3, досі відповідаючи стандарту ISO 13485. Це також скорочує час складання на 70%.
Титановий сплав, як і TC4, є найкращим вибором у літальній промисловості, оскільки він легкий (4,5 г/см³) і має високу специфічну міцність (міцність на розрив більше або дорівнює 900 мПа). Boeing порізав вагу своєї системи супутникового антенного приводу на 40% на 3D -друк титанового сплаву планетарних передач. Вони також використовували дизайн оптимізації топології, щоб зробити передачі протягом понад 100 000 циклів.
Алюмінієві сплави, такі Alsi10mg, дуже популярні в споживчій електроніці та автомобільній промисловості, оскільки з ними легко працювати і дешево (приблизно один - третина ціна титанових сплавів). Певний новий виробник енергетичних транспортних засобів використовує 3D -друк за допомогою алюмінієвого сплаву для виготовлення передач коробки передач. Оптимізуючи внутрішню структуру решітки, вага передач скорочується на 35%, шум скорочується на 5 дБ, а вартість кожного компонента скорочується на 22% порівняно з типовими методами кування.
Ви можете отримати твердість, що перевищує HRC45, використовуючи обробку затвердіння опадів на високій - продуктивній сплаві сталі, як 17-4ph. Це робить це корисним для промислових передач, які повинні обробляти велику вагу. Additec та аморфологія працювали разом, щоб зробити гнучкий дріт 6-дюймового діаметрового шматочка, який є 3D, надрукованим із сталі 17-4 км. Це скорочує використання матеріалів на 65% та виробничі витрати на 58%, при цьому зберігаючи нульову власність.
2. Оптимізація дизайну: Перехід від геометричних меж до функціональної інтеграції
Фізичні властивості субтрактивних прийомів обмежують традиційне дизайн передач. З іншого боку, технологія 3D -друку використовує оптимізацію топології та біоміметичну конструкцію, щоб глибоко інтегрувати структуру та функцію.
Контроль профілю зуба, який є точним
Точність параметрів профілю зуба впливає на те, наскільки добре спонукає шестерні. Програмне забезпечення CAD, як Fusion 360, має вбудований - в генераторі передач, який може автоматично визначити важливі числа, такі як діаметр кроку, кут тиску (як правило, 20 градусів), модуль тощо. Це гарантує, що помилка коробки передач 3D -друкованих передач становить 0,01 мм. Завдяки параметричній конструкції, певна компанія, яка робить промислових роботів, підвищила ефективність коробки передач 3D -друкованих гармонічних редукторних передач від 82% до 91%.
Нове використання конформного охолодження водного кола
Традиційне охолодження передач використовує масляні ванни або спреї ззовні . 3 D технологія друку, з іншого боку, може зробити складні водні шляхи всередині передачі, такі спіралі та дерева. Siemens Energy зробила поверхневі температури Gas Turbine Gears більш навіть на 25%, а їх термін термічного втоми тричі довше, проектуючи внутрішні ланцюги води.
Легкий прорив структури решітки
Дизайн решітки може сильно зменшити вагу, зберігаючи силу. Одна компанія, яка виготовляє двигуни літака, використовує 3D -друковані стільникові ядра для виготовлення передач діаметром на 200 мм 40% легше. Вони також використовують оптимізацію топології для скорочення коефіцієнта концентрації стресу на 60%.
3. Процес друку: подвійна впевненість у швидкості та точності
Основні кроки в металевих 3D -друкарських передачах - це селективне лазерне плавлення (SLM) та спрямоване осадження енергії (DED). Ось їх технічні деталі та ситуації, в яких їх можна використовувати:
Процес SLM: введення в дію мікрометр - точності рівня рівня
Технологія SLM використовує потужний лазер для розплавлення металевого порошку по одному шару, роблячи точні форми з товщиною шару 0,02–0,1 мм і шорсткістю поверхні РА менше або дорівнює 3,2 мкм. Platinum BLT - S1500-це 32-лазерна система спільного сканування, яка може одночасно роздрукувати численні передачі у формувальній камері діаметром 1,5 метра. Це скорочує час, необхідний для друку одного предмета на 80% порівняно з попередніми методами.
Процес DED: дешевше великі передачі
Техніка DED використовує лазер або дугу, щоб безпосередньо відкладати металевий дріт або порошок у форму. Він добре працює для великих передач з діаметром понад 500 мм. Ви можете використовувати лазерну голову двигуна Additec з машинами з ЧПУ, щоб зробити "друк фрезерування" все за один раз. Компанія, яка виготовляє коробки передач для вітрових турбін, використовує технологію DED для друку планетарних передач, діаметром 1,2 м. Це збільшує кількість матеріалу, що використовується від 15% при традиційній куванням до 85%, і він скорочує час, необхідний для подальшої обробки на 70% за допомогою змішаного виробництва.
Multi - Друк матеріалів: новий спосіб до оцінки функціональності
Завдяки системі подвійного годування порошків DED Technology, ви можете отримати градієнт розподілу матеріальних якостей в одній передачі. Біметалічна передача Amorphology має зубну поверхню, виготовлену з високої - твердості мартенситної нержавіючої сталі (HRC35) та ядра, виготовленого з високої - міцності аустенітної нержавіючої сталі. Це робить передачу як носити -, так і удар - стійкий, і вона триває в три рази довше, ніж передача, виготовлена ​​лише з одного матеріалу.
4. Повідомлення - Обробка: Перехід від друкованих частин до робочих частин
Металеві 3D -друковані передачі повинні пройти додаткові кроки, такі як обробка тепла, точна обробка та зміцнення поверхні, щоб відповідати суворим стандартам системи коробки передач.
Теплова обробка: позбудьтесь залишків стресу та покращуйте механічні показники
Щоб позбутися від міжшарового стресу та покращити структуру зерна, 3D -друковані передачі зазвичай потребують відпалу для зняття стресу (проведення 500–600 градусів протягом 2–4 годин) та лікування розчином (гасіння при 1050–1100 градусах). Завдяки технології термічної обробки, конкретна компанія, яка здійснює трансмісії на автомобілі, підвищила міцність на розрив 3D -друкованих алюмінієвих сплавів, від 320 мпА до 380 мпА та швидкість подовження від 8% до 12%.
Точна обробка: Контроль допусків до рівня мікрометра
3D друковані передачі можуть бути точними для IT8 - рівні IT9 спочатку, хоча система коробки передач, як правило, потребує допусків IT6 - IT7 рівнів. П'ятиосносна машина CNC CNC може зробити точні скорочення на поверхнях зубів передач, з помилкою профілю зуба менше 0,005 мм та похибкою орієнтації зуба менше 0,003 мм. Виробник високоточних верстатів знизив рівень шуму 3D-друкованих передач від 75 дБ до 62 дБ, використовуючи підхід "друкарні фрезерування".
Посилення поверхні: робить її більш стійкою до зносу та корозії
Лазерна технологія облицювання може поставити покриття, виготовлені з карбіду вольфраму (WC) або нікелю - сплавів на поверхні передач, що робить їх таким же важким, як HRC60 або вище. Певна компанія, яка виготовляє обладнання для видобутку, поставила технологію лазерної облицювання на 3D -друковані передачі. Це зробило неліковані передачі останніми в п'ять разів довше і зменшило знос на 80% у каламутних умовах.
5. Промислова практика: від тестування прототипів до їх виготовлення
Сталеві 3D -друковані передачі перейшли від використання в лабораторіях до використання на фабриках. Деякі поширені приклади:
поле аерокосмічного простору
Літаки Airbus A380 використовують 3D -друковані передачі титанового сплаву у своїй системі посадкових передач. Кількість деталей скорочується з 27 до 5, вага скорочується на 45%, а температура поверхні передач скорочується на 30 градусів завдяки будівництву внутрішнього охолодження водного кола. Це робить посадкову передачу набагато більш надійною.
Поле робототехніки
Спільний робот UR5 від Universal Robots має 3D -друковані алюмінієві сплави гармонійні редукторні передачі, які скорочують навантаження на суглоб на 30%, оскільки вони такі легкі. Дизайн біоміметичного зуба також зменшує помилку передачі з 0,5 дуг хвилин до 0,2 дуги, що робить робота більш точним, поки він працює.
Поля енергетичного обладнання
Четверта покоління Gentration Power Generator Generator Corporation Corporation State Genery Gener Cosse виготовлена ​​з 3D - надрукованого нікелю - матеріалу сплаву. Конструкція конформного водного кола охолодження робить ефективність тепловіддачі 92%. Технологія blockchain дозволяє простежити порошкові матеріали протягом усього їх життєвого циклу, який зберігає безпечне ядерне енергетичне обладнання.