Bolehkah percetakan 3D logam mengurangkan sisa bahan mentah?

一, masalah membuang bahan dalam pembuatan tradisional
Paradigma "pembuatan subtractive" adalah apa yang digunakan oleh pemprosesan logam tradisional. Ini bermakna sisa bahan melalui rantaian pengeluaran keseluruhan. Sebagai contoh, semasa membuat blok silinder enjin automotif, pemutus pasir tradisional memerlukan cecair logam yang lebih daripada tiga kali berat reka bentuk. Banyak cip logam akan dibuat semasa prosedur pemotongan yang berikut. Statistik menunjukkan bahawa prosedur pemotongan dalam industri perindustrian di seluruh dunia mewujudkan lebih daripada 200 juta tan sisa logam setiap tahun. Di China sahaja, kira -kira 30 juta tan sumber logam dibazirkan setiap tahun semasa pemprosesan.
Masalah sisa bahan adalah perkara biasa dalam bidang pembuatan komponen ketepatan. Apabila syarikat komponen penerbangan tertentu menggunakan pemesinan kaitan lima - untuk membuat bilah aloi titanium, kurang daripada 25% bahan dalam setiap produk digunakan, dan 75% yang lain dibazirkan sebagai cip. Cara membuat perkara ini menggunakan banyak tenaga dan membuat banyak pelepasan, yang sangat berbeza dari matlamat berkecuali karbon di seluruh dunia.
2, cara yang tepat bahawa percetakan 3D logam berfungsi
1. Teknologi untuk pemendapan berlapis digital
Teknologi peleburan selektif laser (SLM) atau elektron mencairkan (EBM) digunakan dalam percetakan 3D logam untuk memotong model 3D ke dalam lapisan nipis 20-100 μm dan mencairkan lapisan serbuk logam dengan lapisan. Proses bangunan "dari awal" ini membolehkan bahan -bahan hanya menyelesaikan di mana mereka perlu. Teknologi Platinum membuat jalur tepi sayap Titanium Alloy Central untuk pesawat C919. Ia adalah 40% lebih ringan kerana reka bentuk pengoptimuman topologi, dan ia menggunakan 92% bahan, yang jauh lebih baik daripada proses penempatan biasa 65%.
2. Sistem untuk serbuk beredar dalam gelung tertutup
Mesin percetakan 3D logam moden mempunyai peranti kitar semula serbuk pintar yang dibina, dan serbuk yang tidak mencairkan boleh digunakan semula selepas ditayangkan. Dengan sistem pengurusan serbuk gelung - yang tertutup, GE Aviation telah menaikkan kadar kitar semula bahan kepada 95% untuk membuat muncung bahan api untuk enjin lompat. Ini memotong penggunaan serbuk sebanyak 80% berbanding dengan kaedah lama. Dengan mengoptimumkan ciri -ciri pengedaran serbuk, syarikat peranti perubatan boleh memotong jumlah serbuk yang diperlukan untuk membuat implan ortopedik tunggal dari 1.2 kg hingga 0.3 kg.
3. Struktur dengan lubang dan reka bentuk kisi
Percetakan 3D logam mendapat masalah dengan pembinaan pepejal tradisional dan boleh membuat bangunan ringan dengan dalaman berongga. Pesawat Airbus A350XWB menggunakan pendakap aloi titanium bercetak 3D, yang menjimatkan berat sebanyak 30% sambil mengekalkan kekuatan melalui reka bentuk matriks dot biomimetik, menjimatkan lebih daripada $ 2 juta perbelanjaan bahan api setiap pesawat setiap tahun. Porositas cawan acetabular aloi titanium poros 3D boleh mendekati 80% dalam bidang perubatan. Ini bermakna bahan yang kurang digunakan dan sel -sel tulang dapat berkembang lebih cepat.
3, kemajuan teknologi yang membawa kepada revolusi material
1. Teknologi untuk mencetak dengan pelbagai bahan
Teknologi pemendapan logam laser terbaru (LMD) boleh mencetak aloi titanium dan aluminium dalam corak kecerunan. Satu perniagaan aeroangkasa menggunakan teknologi ini untuk membuat tangki bahan api roket. Ini menjimatkan 45% pada harga bahan sambil memastikan tangki dapat mengendalikan suhu tinggi. Keupayaan untuk menggabungkan pelbagai jenis bahan membolehkan pereka dengan tepat menetapkan sumber berdasarkan berapa banyak tekanan setiap bahagian akan berada di bawah, yang menghentikan sisa bahan yang disebabkan oleh "reka bentuk yang berlebihan" dalam teknik tradisional.
2. Reka bentuk dengan bantuan dari kecerdasan buatan
Modul NX AM Perisian Perindustrian Siemens secara automatik boleh mewujudkan struktur topologi terbaik. Teknologi ini menggunakan reka bentuk generatif untuk mengurangkan penggunaan bahan sebanyak 60% dan meningkatkan kecekapan pelesapan haba sebanyak 25% apabila mereka bentuk perumahan motor untuk syarikat kenderaan tenaga baru. Kaedah reka bentuk berasaskan algoritma - ini mengubah cara pengeluar berfikir tentang bagaimana untuk mendapatkan prestasi yang lebih baik dengan bahan yang kurang.
3. Menggunakan semula dan mengitar semula logam sekerap
Perniagaan Sweden H Ö gan ä s membuat teknologi atomis, yang boleh mengubah cip logam sekerap terus ke dalam serbuk sfera dengan julat saiz zarah 15 hingga 45 μ m. Firma komponen automotif tertentu kini mengitar semula 2000 tan cip sisa setiap tahun terima kasih kepada teknologi ini. Ini adalah sama seperti pemotongan pelepasan karbon dioksida sebanyak 12000 tan. Paradigma "perlombongan bandar" ini menjadikan percetakan 3D dengan logam merupakan bahagian utama ekonomi pekeliling.
4, Kajian empirikal mengenai manfaat aplikasi industri
1. Bidang Aeroangkasa
Menggunakan teknologi percetakan 3D, Rolls Royce telah menggabungkan lebih daripada 2000 keping menjadi 20 untuk enjin Trent XWB. Ini telah meningkatkan penggunaan bahan dari 15% hingga 85%. Dengan memotong berat satu enjin sebanyak 300 kg, syarikat penerbangan boleh menjimatkan lebih daripada $ 500,000 setahun untuk bahan bakar.
2. Membuat implan perubatan
Johnson & Johnson Depuy Synthes mencetak sendi pinggul aloi kromium kobalt yang menjadikannya sesuai antara prostesis dan katil tulang pesakit 90% lebih baik melalui reka bentuk peribadi dan mengurangkan bahan yang digunakan oleh 40%. Bukan sahaja ubat ketepatan ini membuat rawatan lebih berkesan, tetapi ia juga menggunakan sumber yang lebih sedikit.
3. Cara baru untuk membuat acuan
Sebuah syarikat tertentu yang membuat peralatan rumah menggunakan acuan percetakan 3D dengan saluran air penyejuk konformal. Ini memotong kitaran pencetakan suntikan sebanyak 40% dan kos acuan tunggal dari 80,000 yuan hingga 30,000 yuan. Teknologi baru ini merevolusikan cara industri acuan tradisional membuat sesuatu, yang digunakan untuk menjadi "kuantiti yang besar dan kitaran panjang."