Apakah prinsip kerja percetakan 3D logam dalam peralatan perindustrian?

Hati Teknologi: Pergeseran Pembuatan dari Subtractive to Additive Manufacturing
Bahagian paling penting dariPercetakan 3D logamsedang meletakkan bahan -bahan logam dengan cara yang betul, yang dilakukan secara langsung oleh model digital. Ini benar -benar mengubah kitaran pembuatan "pemprosesan kosong" biasa. Peralatan Platinum BLT-S1500 mempunyai sistem pengimbasan segerak 10-laser yang membolehkannya mencetak dengan ketepatan tertinggi 0.06mm setiap lapisan dalam ruang pembentukan yang lebar 1.5 meter. Terdapat empat langkah utama dalam aliran kerja:
Pemodelan dan mengiris dalam bentuk digital: Gunakan perisian CAD untuk membuat model 3D, kemudian gunakan perisian mengiris seperti MAGICS untuk menjadikannya fail STL yang boleh dibaca. Tetapkan ketebalan lapisan kepada 0.02-0.1 mm bergantung kepada kualiti bahan.
Pretreatment katil serbuk: Peralatan penyebaran serbuk merata serbuk sfera titanium sfera di meja kerja dalam persekitaran gas vakum atau lengai. Ketebalan lapisan dikawal ke dalam ± 5 μ m.
Pencairan selektif dengan rasuk tenaga tinggi: peranti galvanometer laser bergerak pada kelajuan 20m/s ke atas keratan rentas lapisan semasa, mencairkan serbuk ke dalam kolam logam cecair. Konveksi Marangoni kemudian membantu logam mendapatkan lebih padat dan menguatkan.
Lapisan oleh lapisan menyusun cetakan: meja kerja diturunkan oleh ketebalan satu lapisan, dan kitaran serbuk deposit, lebur, dan pengukuhan diulang sehingga objek logam dengan ketumpatan hampir 100% dibuat.
Cara baru membuat perkara telah menaikkan kadar penggunaan bahan dari 10%-20%dalam kaedah lama hingga ke atas 90%. Sebagai contoh, versi bercetak 3D dari GE's Wind Power Main Bearing Seat adalah 40% lebih ringan daripada bahagian palsu dan memotong masa pembangunan dari 18 bulan hingga 3 bulan. Lima prosedur utama berbeza antara satu sama lain dari segi teknologi.
Terdapat dua jenis utama teknologi percetakan logam 3D yang digunakan dalam industri sekarang: lebur katil serbuk dan pemendapan tenaga arah. Terdapat perbezaan besar di antara mereka dari segi ciri teknologi mereka dan situasi di mana mereka boleh digunakan:
1. Kaedah untuk katil serbuk lebur
Laser Selektif Melting (SLM): Ia boleh memotong aloi titanium, aloi berasaskan nikel, dan 17-4ph keluli tahan karat dengan laser serat yang menggunakan 1000 hingga 2000W kuasa dan cermin fokus dinamik untuk membuat tempat iaitu 0.05mm lebar. Teknologi Kerjasama Dual Laser Teknologi Platinum telah membuat percetakan 200% lebih cepat dan mengurangkan kos membuat muncung bahan api enjin penerbangan sebanyak 65% untuk setiap komponen.
Electron Beam Selektif Melting (EBSM) adalah kaedah yang menggunakan rasuk elektron 30kW untuk bekerja dalam vakum dan imbasan pada kelajuan 8m/s. Ia adalah yang terbaik untuk bekerja dengan logam dengan titik lebur yang tinggi, tantalum dan tungsten seperti itu. Siemens Energy menggunakan teknologi ini untuk membuat lembaran tiub penjana stim nuklear. Ia memotong bilangan kimpalan dari 127 hingga 3 dan menurunkan bahaya kebocoran sebanyak 90%.
Kaedah pemendapan tenaga yang diarahkan laser berhampiran Nett Forming (Lens): Sistem pemakanan serbuk sepaksi menghantar serbuk logam dengan diameter 45-106 μm ke kawasan fokus laser untuk membuat bahan kecerunan. Menggunakan teknologi ini, Honeywell telah membuat cakera turbin Ti6al4v/Inconel 718 bimetallic yang tiga kali lebih tahan terhadap keletihan haba.
Pembuatan Additive Arc (WAAM): Kaedah ini menggunakan arka kimpalan MIG/TIG sebagai sumber haba dan boleh mendepositkan sehingga 8 kg/j, menjadikannya baik untuk membuat bahagian struktur besar -besaran. Teknologi percetakan 3D untuk aci pendorong marin yang dibuat oleh CSIC 725 telah mengurangkan kos bahan sebanyak 40% dan meningkatkan pengeluaran sebanyak 70%.
Langkah besar ke hadapan dalam sains bahan
Sistem bahan untuk percetakan 3D logam berubah dari aloi standard ke yang berfungsi dan pintar:
Pembangunan aloi berprestasi tinggi: Shagang Group telah menjadikan aloi suhu tinggi berasaskan nikel GTD222 sebagai tindak balas terhadap permintaan dalam industri penerbangan. Ia mempunyai kekuatan tegangan 1200MPa pada 650 darjah, iaitu 25% lebih tinggi daripada bahan GH4169 biasa.
Teknologi Komposit Multi-Material: Dengan menukar saiz zarah serbuk (contohnya, serbuk asas 45 μm dan serbuk halus 15 μm), saiz bijirin aloi titanium dapat dikurangkan dari 50 μm hingga 10 μm, memberikan kehidupan keletihan lebih dari 10 ⁷ kitaran.
Menggunakan bahan pintar: Untuk membuat injap penyesuaian yang secara automatik boleh mengubah pembukaannya antara 40 dan 80 darjah, bentuk zarah aloi memori ditanam dalam 316L keluli tahan karat. Ketidaktepatannya disimpan pada ± 0.5 darjah.
Penembusan yang mendalam ke dalam kegunaan gred perindustrian
Tiga kawasan perindustrian mewah telah banyak menggunakan teknologi percetakan 3D logam:
Aeroangkasa: Pesawat Airbus A350XWB mempunyai kurungan aloi titanium bercetak 3D yang menjadikan struktur 30% lebih ringan dan kecekapan bahan api 2% lebih baik. Projek enjin ultrafan Rolls Royce menggunakan teknologi percetakan 3D untuk mengurangkan bilangan bilah pemampat dari 36 hingga 18. Ini menjadikan nisbah tujahan-ke-berat 15% lebih tinggi.
Alat Tenaga: Kuasa nuklear Generasi Keempat Gas suhu tinggi yang disejukkan oleh Reaktor Steam Generator yang dibuat oleh Perbadanan Pelaburan Kuasa Negeri menggunakan tiub pemindahan haba berasaskan nikel yang dicetak 3D. Ini menjadikan kecekapan pemindahan haba 92%, iaitu 8 mata peratusan lebih tinggi daripada reka bentuk tradisional.
BMW Group telah menggunakan dulang bateri aloi aluminium 3D yang dicetak dalam model kenderaan elektrik IX3. Ini menjadikan kereta 12 kg lebih ringan dan meningkatkan julat NEDCnya dengan 15 km.