Який принцип роботи металевого 3D -друку в промисловому обладнанні?

Серце технології: зміна виробництва від субтрактивного до добавного виробництва
Найважливіша частинаметалевий 3D -друкВиносить металеві інгредієнти точно правильним шляхом, що робиться безпосередньо цифровими моделями. Це повністю змінює типовий цикл виготовлення "порожньої обробки". Platinum BLT - обладнання S1500 має 10-лазерну систему синхронного сканування, яка дозволяє друкувати з найвищою точністю 0,06 мм на шар у формувальній камері шириною 1,5 метра. У його робочому процесі є чотири основні кроки:
Моделювання та нарізка в цифровій формі: Використовуйте програмне забезпечення CAD для виготовлення 3D -моделей, а потім використовуйте програмне забезпечення для нарізки, як Magics, щоб перетворити їх у файли STL, які можна прочитати. Встановіть товщину шару на 0,02–0,1 мм залежність від якостей матеріалу.
Попередня обробка порошку: обладнання для розподілу порошків рівномірно розкидає сферичний титановий порошок сплаву на робочому стані у вакуумі або інертному газовому середовищі. Товщина шару контролюється в межах ± 5 мкм.
Селективне плавлення з високим - енергетичним променем: Лазерний гальванометровий пристрій рухається зі швидкістю 20 м/с над поточним перехресним шаром -, плавленням порошку в басейн рідкого металу. Потім конвекція Marangoni допомагає металу бути щільнішим і зміцнюватися.
Шар шаром укладання укладання: Верховник опускається товщиною одного шару, а цикл осадження порошку, плавлення та затвердіння не повторюється до тих пір, поки металевий предмет з щільністю, близькою до 100%.
Цей новий спосіб виготовлення речей підвищив рівень використання матеріалів з 10%-20%у старих методах до вище 90%. Наприклад, 3D -друкована версія головного підшипника вітру GE від GE на 40% легше, ніж ковані деталі, і скорочує час розробки з 18 місяців до 3 місяців. П’ять основних процедур відрізняються один від одного за технологією.
Зараз у промисловості використовуються два основні типи металевих технологій друку: плавлення на порошку та осадження енергії спрямованості. Між ними є великі відмінності з точки зору їх технологічних ознак та ситуацій, в яких вони можуть бути використані:
1. Метод плавлення порошків
Вибіркове лазерне плавлення (SLM): воно може вирізати титанові сплави, нікель - сплави та 17-4PH з нержавіючої сталі з волоконними лазерами, які використовують від 1000 до 2000 Вт та динамічні дзеркала фокусування, щоб зробити місце, яке має 0,05 мм шириною. Технологія подвійної лазерної співпраці Platinum Technology зробила друк 200% швидше і знизила витрати на створення форсунок авіаційного двигуна на 65% для кожного компонента.
Селективне плавлення електронів (EBSM) - це метод, який використовує електронний промінь 30 кВт для роботи у вакуумі та сканування зі швидкістю 8м/с. Найкраще для роботи з металами з високими точками плавлення, таким Танталум і вольфрамом. Siemens Energy використовує цю технологію для виготовлення аркушів труб ядерного пароплава. Він скорочує кількість зварних швів від 127 до 3 і знижує небезпеку витоків на 90%.
Метод осадження енергії лазер поблизу утворення Nett (об'єктив): коаксіальна система годування порошків надсилає металевий порошок діаметром 45–106 мкм у лазерну зону фокусування для виготовлення градієнтних матеріалів. Використовуючи цю технологію, Honeywell зробив біметалічний турбінний диск TI6AL4V/Inconel 718, який втричі більше стійкі до теплової втоми.
Виробництво дугової добавки (WAAM): Цей метод використовує дугу зварювання MIG/TIG як джерело тепла і може осадити до 8 кг/год, що робить його корисним для створення масивних структурних деталей. Технологія 3D -друку для морських валів, виготовлених CSIC 725, скоротила матеріальні витрати на 40% і збільшила виробництво на 70%.
Великі кроки вперед у матеріалознавстві
Матеріальна система металевого 3D -друку змінюється від стандартних сплавів до функціональних та розумних:
Розробка високих - сплавів продуктивності: Shagang Group зробила нікель GTD222 - високий - Температурний сплав у відповідь на попит у авіаційній галузі. Він має міцність на розрив 1200 мпА при 650 градусах, що на 25% вище, ніж типовий матеріал GH4169.
Multi - Матеріальна композитна технологія: змінюючи розмір порошку (наприклад, 45 мкм основний порошок та 15 мкМ, вдосконалений порошок), розмір зерна титанового сплаву може бути зменшений з 50 мкм до 10 мкм, що надає йому втому більше 10 ⁷ циклів.
Використання розумних матеріалів: Щоб зробити адаптивний клапан, який може автоматично змінити його відкриття між 40 і 80 градусами, частинки сплаву пам'яті форми імплантуються в нержавіючу сталь 316L. Неточність зберігається до ± 0,5 градусів.
Глибоке проникнення в промислове -
Три високі - Кінцеві промислові райони зробили багато використання металевої технології 3D -друку:
Аерокосмічний простір: площина Airbus A350XWB має 3D -друковані кронштейни з титанового сплаву, які роблять структуру на 30% легше, а ефективність палива - 2% кращими. Проект Ultrafan Engine Rolls Royce використовував технологію 3D -друку для скорочення кількості лопатей компресора з 36 до 18. Це зробило тягу - до - коефіцієнт ваги на 15% вище.
Енергетичні інструменти: Четверте покоління ядерна потужність високої - Температурний газовий генератор реактора, виготовлений державною корпорацією Power Investment, використовує 3D надруковані нікель - трубки з теплопередачі на основі сплаву. Це робить ефективність теплопередачі на 92%, що на 8 відсоткових пунктів вищим, ніж традиційні конструкції.
BMW Group використовувала 3D -друковані лотки для акумуляторів з алюмінієвого сплаву в моделі електричного транспортного засобу IX3. Це зробило автомобіль на 12 кг легше і збільшило його діапазон NEDC на 15 км.