1. Sifat bahan dan sekatan
Walaupun aloi aluminium agak popular tetapi memberikan banyak kesukaran dalam proses pencetakan 3D, bahan yang biasanya digunakan dalam cetakan 3D logam ialah aloi titanium, aloi suhu tinggi dan aloi tembaga. Penyerapan laser rendah aloi aluminium dan kekonduksian haba yang hebat menyebabkan kehilangan tenaga yang ketara dan kecekapan pembentukan yang rendah. Tambahan pula terdedah kepada ubah bentuk dan pengumpulan tegasan semasa pemendapan laser adalah aloi aluminium; oleh itu, langkah pencegahan selanjutnya mesti dilakukan untuk menghentikan keretakan bahagian.
Sukar untuk dikeluarkan dan mempengaruhi kualiti komponen, aloi aluminium juga terdedah untuk bertindak balas dengan oksigen semasa pemendapan langsung laser untuk membentuk takat lebur tinggi Al ₂ O ∙. Unsur pengaloian takat didih rendah (seperti Zn dan Si) dalam aloi aluminium terdedah kepada terbakar semasa pemendapan laser, yang mengubah komposisi aloi dan dengan itu mempengaruhi struktur mikro dan ciri-ciri komponen. Had kualiti bahan ini mengehadkan penggunaan aloi aluminium dalam cetakan 3D bahagian kapal angkasa.
2. Kelemahan Metodologi Pengilangan
Tambahan pula dengan percetakan 3D logam itu sendiri terdapat beberapa sekatan dalam proses pembuatan. Salah satu teknologi percetakan 3D logam yang paling kerap digunakan, contohnya, teknologi Laser Powder Bed Melting (L-PBF) mempunyai kecekapan pengeluaran yang agak rendah, terutamanya dalam operasi pasca pemprosesan yang melibatkan kepingan geometri yang rumit. Semasa pemesinan CNC, lebih sukar untuk mengenal pasti dan mengapit bentuk geometri bahan kerja yang lebih rumit, oleh itu meningkatkan kos pembuatan dan masa yang terlibat.
Tambahan pula yang dihasilkan semasa proses percetakan 3D logam adalah asap dan percikan, yang boleh mempengaruhi kebolehgunaan semula serbuk dan meningkatkan perbelanjaan pengeluaran. Prestasi dan kualiti produk siap banyak dipengaruhi oleh tindakan pasca pemprosesan termasuk penyingkiran zarah, rawatan haba, pemesinan dan penggilapan permukaan juga. Khususnya untuk komponen struktur rumit yang dicipta oleh peleburan dasar serbuk, teknik penyingkiran sokongan proses adalah sedikit dan playar biasanya digunakan untuk penyingkiran, yang meningkatkan bahaya ubah bentuk dan kerosakan pada bahagian dan menyukarkan jaminan ketekalan kualiti.
3. Garis panduan dan kesukaran untuk prestasi fizikal
Ketumpatan rendah, modulus anjal yang hebat, kekuatan yang kuat dan keliatan yang hebat mentakrifkan piawaian prestasi fizikal yang sangat tinggi untuk komponen kapal angkasa. Kriteria ini mengehadkan pilihan bahan cetakan 3D logam dan pendekatan reka bentuk. Sebagai contoh, walaupun aloi aluminium mempunyai ketumpatan rendah, sekatan fizikal semasa proses pencetakan 3Dnya menjadikannya mencabar untuk memenuhi kriteria kekuatan tinggi dan keliatan yang hebat.
Tambahan pula, operasi jangka panjang komponen kapal angkasa di orbit memerlukan keadaan persekitaran yang teguh termasuk suhu tinggi, suhu rendah, vakum dan sinaran. Unsur-unsur alam sekitar ini mengenakan jangkaan yang agak tinggi terhadap kestabilan bahan. Perubahan dalam struktur mikro dan komposisi fasa bahan mungkin disebabkan oleh cetakan 3D logam, oleh itu mempengaruhi kestabilan dan kebolehpercayaan jangka panjangnya.
4. Kebimbangan pensijilan teknikal dan tahap kematangan
Walaupun teknologi percetakan 3D logam mempunyai kemungkinan penggunaan yang luas dalam reka bentuk komponen kapal angkasa, pembangunan teknologinya masih perlu dipertingkatkan. Kekurangan pensijilan menjadikan banyak aloi pembuatan aditif mencabar untuk sektor aeroangkasa untuk diterima. Prosedur pensijilan memberikan cabaran untuk kemajuan dan penggunaan teknologi baharu kerana ia memerlukan masa dan banyak data percubaan untuk disokong.
Pada masa yang sama, pilihan teknik percetakan 3D logam adalah tugas yang sukar. Elemen reka bentuk, input proses, sekatan proses, metalurgi dan kebimbangan geometri antara faktor lain semuanya harus diambil kira. Elemen ini berinteraksi untuk merumitkan dan mencabar pilihan proses.
5. Hala tuju pembangunan masa hadapan
Walaupun percetakan 3D logam mempunyai beberapa kekangan fizikal, kemungkinan penggunaannya dalam reka bentuk komponen kapal angkasa masih agak luas. Perkara berikut boleh menjadi sebahagian daripada hala tuju pembangunan masa hadapan:
Pembangunan bahan segar: Cipta bahan segar yang lebih sesuai untuk percetakan 3D, termasuk aloi titanium, aloi suhu tinggi dan aloi aluminium berprestasi tinggi. Kualiti fizikal dan pemprosesan yang sangat baik bagi bahan baharu ini seharusnya membantu memenuhi keperluan ketat komponen kapal angkasa.
Penambahbaikan proses: Peningkatan teknik pencetakan 3D semasa akan membantu meningkatkan kualiti komponen dan kecekapan pembuatan. Sebagai contoh, kecekapan membentuk dan prestasi bahagian boleh ditingkatkan dengan memaksimumkan parameter laser, sifat serbuk dan teknik pasca pemprosesan.
Pensijilan teknikal ialah Wujudkan sistem dan piawaian pensijilan keseluruhan, jadi mengukuhkan usaha pensijilan untuk teknologi percetakan 3D logam. Ini akan menyokong pelaksanaan dan penyebaran teknologi baharu dalam sektor aeroangkasa.
Mengukuhkan kerjasama pelbagai disiplin dalam domain termasuk sains bahan, kejuruteraan mekanikal dan sains komputer untuk bersama-sama menangani kekangan fizikal dan halangan teknologi percetakan 3D logam dalam reka bentuk komponen kapal angkasa.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printed-racing-parts.html