Bagaimanakah percetakan 3D logam berfungsi dalam komponen pembuatan di bawah keadaan suhu tinggi -?

一, perubahan besar dalam kualiti bahan: dari "mustahil" hingga "prestasi super"
1. Kawalan mikrostruktur yang sangat tepat
Kadar penyejukan pantasPercetakan 3D logam(Sehingga 10 ³ -10 ⁷ ijazah /s) telah mengubah sepenuhnya cara pemutus digunakan untuk bekerja, iaitu oleh pembangunan dendritik. Nickel - berasaskan tinggi - aloi suhu adalah contoh yang baik. Kaedah tradisional memerlukan banyak minggu rawatan haba homogenisasi kimia kerana pengasingan dendritik. Walau bagaimanapun, percetakan 3D secara langsung mewujudkan struktur bijirin selular kecil, yang bermaksud fasa homogenisasi tidak diperlukan. Rawatan haba arah juga boleh mengawal saiz 'pemendakan fasa ke tahap nanoscale. NASA menilai nikel bercetak 3D - bilah turbin aloi berasaskan dan mendapati bahawa mereka menyimpan 98% kekuatan asalnya pada suhu tinggi 1600 darjah. Ini adalah 15% lebih kuat daripada pemalsuan tradisional.
2. Komposit dengan kecerunan bahan yang berbeza
Percetakan 3D boleh mengubah komposisi bahan dengan cara kecerunan untuk memenuhi keperluan prestasi bahagian -bahagian yang berlainan dari komponen suhu tinggi -. Pasukan mencipta cobalt - berasaskan/nikel - cakera turbin komposit berasaskan yang kedua -dua rayap - tahan dan mempunyai kehidupan keletihan yang panjang pada 1200 darjah. Mereka melakukan ini dengan menggunakan teknologi pencampuran serbuk dalam talian untuk menjadikan kawasan teras cakera tinggi - kekuatan kobalt - berasaskan aloi dan tepi cakera tinggi - suhu - aloi berasaskan aloi -. Ciri "Satu Bahan untuk Pelbagai Kegunaan" memotong kos sekeping tunggal sebanyak 40% dan masa yang diperlukan untuk mengkaji dan menghasilkannya sebanyak 60%.
3. Membuat Sistem Aloi Baru
Pasukan Institut Logam Akademi Sains Cina menggunakan teknologi laser serbuk laser (LPBF) untuk membuat alu aluminium al - fe - v - Ia masih mempunyai kekuatan tegangan 450MPa pada 400 darjah, yang mengisi jurang prestasi aloi aluminium tradisional dalam julat suhu 200-450 darjah. Terobosan utama ialah:
Struktur komposit amorf/kristal: Pusat kolam cair sejuk dengan cepat, membentuk rangkaian amorf yang menjadikannya sukar untuk dislokasi untuk perjalanan.
Multi - Pengukuhan fasa pemendakan skala: Al ₈ Fe ₂ Si, Al ₁ V, dan fasa nano lain berfungsi bersama -sama di antara muka Al ∝ SC untuk menghentikan kasar pada suhu tinggi.
Elemen SCANDIUM Kawalan sempadan bijirin: Elemen SC menyempurnakan bijirin dan memegang sempadan bijian di tempat, menjadikannya 70% kurang berkemungkinan untuk retak apabila dipanaskan.
2, idea baru dalam proses pembuatan: pergi dari "subtractive" ke "aditif"
1. Moulding struktur rumit dalam satu bahagian
Pada masa lalu, membuat komponen suhu tinggi - memerlukan berpuluh -puluh langkah untuk menyatukan bahagian yang berbeza. Dengan percetakan 3D, anda boleh membuat ciri -ciri rumit seperti struktur sarang lebah biomimetik dan saluran penyejukan konformal. Sebuah syarikat aeroangkasa tertentu membuat bilah turbin yang disambungkan ke struktur penyejukan sarang lebah biomimetik. Ini menjadikan penyejukan 40% lebih berkesan dan menggandakan kehidupan bilah. Pelapik ruang pembakaran enjin pesawat dicetak dengan saluran penyejukan lapisan - menggunakan teknologi peleburan elektron (EBM). Setelah dirawat dengan tekanan isostatik panas, prestasi tinggi- yang tinggi adalah sebaik pemalsuan dan melepasi ujian bangku 3000 jam.
2. Integrasi ringan dan berfungsi
Percetakan 3D boleh membuat bahagian suhu tinggi - 30% hingga 70% lebih ringan melalui reka bentuk pengoptimuman topologi. The Porsche 911 GT2 RS Racing Car mempunyai piston aloi titanium bercetak 3D yang telah membina - dalam saluran penyejukan. Saluran ini meningkatkan output enjin sebanyak 30 kuasa kuda dan memotong berat sebanyak 15%. Lebih penting lagi, teknologi percetakan bahan multi - membolehkan anda meletakkan bahagian elektronik seperti sensor dan penggerak ke substrat logam, iaitu bagaimana "struktur kecerdasan struktur" dicapai.
3. Revolusi dalam penyelenggaraan dan pengubahsuaian
Teknologi Pengendalian Tenaga (DED) yang diarahkan 3D boleh menetapkan bahagian suhu tinggi - dengan kerosakan setempat dengan sangat tepat. Teknik pelapisan laser digunakan oleh loji kuasa tertentu untuk membetulkan bilah turbin gas . 3 d mengimbas bahagian yang rosak menjadikan laluan pembaikan, dan kemudian serbuk yang sama adalah lapisan cair oleh lapisan. Selepas ditetapkan, kekuatan keletihan bahagian kembali kepada 95% daripada bahagian -bahagian baru, yang menjimatkan 700,000 yuan setiap pembaikan.
3, Kegunaan dan Masalah dalam Industri: Lompat dari Makmal ke Industri
1. Industri pesawat adalah medan pertempuran utama
Enjin Pesawat: Nozzle Fuel Engine Leap dari GE Aviation menggabungkan 20 bahagian ke dalam satu menggunakan percetakan 3D, menjadikannya 200 darjah lebih tahan panas dan lima kali lebih lama - kekal;
Enjin roket: NASA menguji ruang teras yang diperbuat daripada aloi aluminium yang dicetak 3D - yang menggunakan mekanisme penyejukan regeneratif untuk mengekalkan suhu dinding dalaman di bawah titik lebur. Ini meningkatkan ketumpatan tujahan sebanyak 30%.
Pesawat Hypersonic: Pasukan telah membuat bahagian akhir aloi tungsten rhenium yang boleh mengendalikan suhu tinggi secara tiba -tiba 3000 darjah. Ini adalah sokongan bahan penting untuk senjata hipersonik.
2. Perkembangan baru dalam domain tenaga dan industri
Turbin gas: Siemens Energy 3D - ruang pembakaran turbin gas bercetak meningkatkan kecekapan pembakaran sebanyak 2% dan memotong pelepasan nitrogen oksida sebanyak 15% dengan menggunakan reka bentuk saluran aliran biomimetik.
Tube pelapisan aloi zirkonium Corporation Corporation Corporation Corporation National Corporation untuk peralatan tenaga nuklear adalah tiga kali lebih tahan terhadap kakisan dalam 400 darjah tinggi - stim suhu, menjadikan stim suhu nuklear generasi keempat lebih selamat.
Bosch telah membuat pemutar turbocharger bercetak 3D untuk industri automotif yang menjadikan pemutar 15% lebih kuat terhadap rayapan dan 40% lebih cepat untuk bertindak balas pada 1200 darjah.
3. Masalah penting dan cara untuk menyelesaikannya
Pangkalan data bahan yang hilang: Ia boleh mengambil masa sehingga dua tahun untuk menghasilkan aloi suhu tinggi - baru, dan infrastruktur data besar untuk menjejaki seberapa baik proses komposisi kerja perlu disediakan.
Kawalan Kestabilan Proses: Reka bentuk muncung roket telah memerlukan lebih daripada 200 perubahan kepada parameternya dan memerlukan penciptaan dalam sistem kawalan gelung - dan ditutup - sistem kawalan gelung;
Perbelanjaan yang tinggi selepas pemprosesan: Cakera turbin perlu melalui tujuh langkah, seperti sokongan, rawatan haba, dan pemesinan. Ini kos 40% daripada kos keseluruhan dan melibatkan penciptaan sistem bahan pemprosesan bukan -.
Risiko Alam Sekitar dan Keselamatan: Memproses Serbuk Serbuk Logam Kos 12% daripada kos operasi, dan kaedah baru untuk kitar semula dan percetakan dengan kurang habuk perlu dibuat.