Технологія тривимірного друку металу: Анотація
Тривимірний друк на металі, який іноді називають виробництвом з додаванням металу, — це техніка, за допомогою якої тривимірні речі створюються шар за шаром укладання металевих порошків або дроту. Металевий 3D-друк відрізняється від звичайних субтрактивних або еквівалентних методів виробництва матеріалів тим, що він може точно «друкувати» металеві матеріали в призначену форму залежно від комп’ютерних моделей, а не за допомогою прес-форм. Окрім значного підвищення точності компонентів, ця технологія виготовлення «з нуля» дає дизайнерам нечувану досі свободу дизайну.
Ідея підвищення міцності за допомогою 3D друку металу
Основні причини, чому технологія 3D-друку з металу може мати певне значення для підвищення міцності, здебільшого пов’язані з такими характеристиками:
Техніка 3D-друку металу може створити товсту мікроструктуру шляхом точного керування процесом плавлення та затвердіння кожного шару металевого порошку, таким чином зменшуючи отвори та дефекти та підвищуючи загальну міцність компонентів.
Розподіл оптимізованих матеріалів: за допомогою топологічної оптимізації та інших технічних інструментів залежно від напруженої ситуації компонентів дизайнери можуть максимізувати розподіл матеріалів у процесі металевого 3D-друку, щоб матеріали були зміцнені в ключових зонах напруги та відповідним чином зменшені. у некритичних областях, що забезпечує міцність і зменшує вагу.
Розширений вибір матеріалів: серед високоефективних металевих матеріалів, доступних для металевого 3D-друку, є титанові сплави, високотемпературні сплави на основі нікелю тощо. Ці матеріали можуть задовольняти суворим критеріям міцності компонентів в аерокосмічному секторі завдяки своїм видатним якостям високої міцність, велика в'язкість і стійкість до корозії.
Поєднання технології 3D-друку металу зі складним програмним забезпеченням для аналізу напруги дозволяє точно аналізувати напругу в компонентах, прогнозувати та оптимізувати умови напруги, таким чином підвищуючи міцність компонентів.
Додаток для 3D-друку металевих аерокосмічних компонентів
Технологія 3D-друку металу широко використовується в авіаційній промисловості для виготовлення кількох важливих компонентів, включаючи лопаті двигуна, диски турбіни, камери згоряння, шасі тощо. Ці деталі повинні витримувати досить високі температури та тиск і потребують великої міцності на додаток до їх складної конструкції. .
Використовуючи авіаційні двигуни як приклад, можна знайти в них багато важливих частин, включаючи лопаті турбіни низького тиску, паливні форсунки тощо. Завдяки ідеальному дизайну та вибору матеріалів технологія 3D-друку з металу не тільки гарантує точне виготовлення, але й значно підвищує міцність і довговічність компонентів. Наприклад, незважаючи на збереження високого співвідношення міцності та ваги, лопаті турбіни низького тиску, виготовлені зі сплаву TiAl, приблизно на 50% легші за звичайні високотемпературні сплави на основі нікелю, отже зменшуючи вагу всієї турбіни низького тиску.
Крім того, за допомогою металевого 3D-друку можливе пряме виготовлення складних конструкцій із внутрішніми охолоджуючими каналами, пористою конструкцією тощо. Завдяки максимізації потоку та розподілу матеріалу ці структурні форми підвищують ефективність розсіювання тепла та несучу здатність компонентів, а отже, покращуючи їх міцність .
Значний вплив надає 3D-друк на металі
Використання технології 3D-друку металу для підвищення міцності аерокосмічних компонентів не тільки підвищує надійність і продуктивність деталей, але також має наступні основні ефекти:
Зниження витрат на виробництво: завдяки зменшенню матеріальних відходів, спрощенню виробничого процесу та скороченню виробничих циклів технологія 3D-друку з металу знижує витрати на виготовлення компонентів.
Вища ефективність дизайну: технологія 3D-друку з металу надає дизайнерам нечувану свободу дизайну, дозволяючи їм швидше створювати компоненти з більшою продуктивністю та, отже, підвищувати ефективність дизайну.
Прискорення темпів впровадження нових продуктів: Швидке виготовлення прототипів і пробних зразків, що стало можливим завдяки технології 3D-друку з металу, прискорює процес тестування та перевірки нових виробів, отже, прискорює випуск нових продуктів.
Прикладна технологія 3D-друку з металу сприяла технологічним інноваціям в аерокосмічному секторі за допомогою досліджень нових матеріалів, процесів і технологій і підтримки застосування.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-aluminum-racing-car-radiator.html