Bolehkah Anda Cetak 3D Manifold Pengambilan Tersuai dalam Aluminium?

Kebanyakan logammanifold pengambilan aluminium bercetak 3Dprojek menggunakan gabungan katil serbuk laser (SLM atau L-PBF). Laser mencairkan lapisan nipis serbuk aluminium satu demi satu mengikut fail CAD. Tiada acuan diperlukan. Pelari dalaman yang kompleks dan plenum boleh dibentuk sebagai satu bahagian.

Aloi yang paling biasa ialah AlSi10Mg. Ia adalah aloi aluminium-silikon-magnesium jenis tuangan yang menawarkan keseimbangan kekuatan, kekonduksian terma dan kebolehcetakan yang kukuh. Ia dinyatakan secara meluas untuk bahagian automotif dan aeroangkasa yang memerlukan berat rendah dan pemindahan haba yang baik. Percetakan 3D AlSi10Mg telah menjadi laluan lalai untuk banyak aplikasi pengambilan tersuai atas sebab-sebab ini.

Bahagian manifold mana yang merupakan calon yang baik
Pelari dengan laluan aliran yang dioptimumkan, plenum kompleks, ciri pelekap bersepadu dan saluran dalaman yang sukar atau mustahil untuk dijadikan teras dalam tuangan tradisional ialah kes penggunaan yang paling kuat. Bentuk luaran yang ringkas dengan sedikit kerumitan dalaman jarang membenarkan proses tersebut.

Kajian perbandingan 2020 dalam Jurnal Sains & Teknologi Bahan melihat SLM AlSi10Mg terhadap aloi yang sama yang dihasilkan melalui tuangan. Bahan SLM menunjukkan kekuatan tegangan yang lebih tinggi (kira-kira 430-445 MPa berbanding kira-kira 313-315 MPa untuk bahan tuang pada suhu bilik) tetapi pemanjangan yang lebih rendah. Hayat keletihan adalah lebih rendah kerana sisa zarah serbuk yang tidak cair, kemasukan oksida, dan liang bertindak sebagai titik permulaan retak.

Kertas Persidangan Web MATEC 2016 melaporkan bahawa parameter SLM yang dioptimumkan boleh mencapai 99.13 % ketumpatan relatif. Sifat mekanikal di bawah keadaan tersebut adalah setanding dengan, dan dalam sesetengah kes lebih baik daripada aloi A360 die-cast tekanan tinggi walaupun tanpa pemprosesan pasca berat.

Helaian data bahan daripada pembekal serbuk sedia ada menyenaraikan AlSi10Mg untuk komponen berkaitan enjin, termasuk manifold masukan, kerana gabungan kekuatan, kekonduksian terma dan ketumpatan rendahnya.

Kekuatan adalah baik, tetapi liang-liang dan keletihan adalah penjagaan sebenar
Kekuatan statik jarang menjadi faktor pengehad untuk manifold pengambilan. Pemuatan kitaran, getaran dan rintangan keletihan jangka panjang lebih penting. Keliangan sisa dan kecacatan berkaitan permukaan boleh mengurangkan hayat keletihan. Kawalan proses yang betul, pemeriksaan ketumpatan, dan rawatan haba adalah penting.

Tiga soalan berkualiti yang selalu kami syorkan untuk ditanya:

Apakah ketumpatan relatif yang anda capai secara konsisten, dan bagaimanakah ia diukur?

Apakah kitaran rawatan haba yang digunakan-pelepasan tekanan, penuaan, atau kedua-duanya?

Adakah anda menjalankan pengimbasan CT, ujian tekanan, atau kedua-duanya pada laluan aliran kritikal?

Dalam binaan kami, kami telah melihat bahawa pengesahan ketumpatan dan rawatan haba yang betul membuat perbezaan yang lebih besar kepada kebolehpercayaan jangka panjang daripada nombor tegangan yang dicetak sahaja.

Tiada perkakas bermakna lelaran reka bentuk boleh berlaku dalam beberapa hari berbanding minggu. Geometri aliran dalaman boleh dioptimumkan tanpa had teras dan sudut draf. Ciri-ciri yang biasanya memerlukan kimpalan atau pemasangan boleh dicetak sebagai satu bahagian.

Pengurangan berat badan adalah satu lagi keuntungan praktikal. Dalam projek FEV LeiMot, kepala silinder AlSi10Mg yang dibuat oleh pembuatan bahan tambahan menjimatkan 2.3 kg (22%) berbanding dengan tuangan konvensional, dan komponen enjin utama bersama-sama adalah kira-kira 21% lebih ringan. Baru-baru ini, Nikon SLM Solutions dan Bosch menunjukkan blok enjin V8 satu keping lengkap yang dicetak dalam AlSi10Mg, membuktikan bahagian rangkaian kuasa aluminium yang besar dan kompleks kini realistik pada mesin yang mampu menghasilkan.

Pelanggan memerlukan sekumpulan kecil manifold pengambilan prestasi dengan geometri pelari yang disemak semula. Alat penuangan adalah terlalu perlahan dan terlalu mahal untuk gelung reka bentuk yang dirancang.

Kami mengorientasikan bahagian tersebut untuk menghalang sokongan daripada laluan aliran kritikal sebanyak mungkin, meletakkan sokongan terkawal dengan berhati-hati, menggunakan rawatan haba pelepasan tekanan, dan mesin CNC muka pengedap dan antara muka pelekap kepada toleransi akhir. Pemeriksaan ketumpatan dan dimensi telah disiapkan sebelum bahagian ditinggalkan. Manifold memenuhi prestasi aliran dan pengedap yang diperlukan dan tiba lebih cepat daripada laluan perkakas konvensional yang dibenarkan.

Orientasi cetakan jujukan, sokongan terkawal, rawatan haba, kemudian kemasan permukaan pengedap CNC-adalah cara standard kami mengendalikan manifold pengambilan aluminium bercetak 3D apabila kerumitan geometri dan jadual lebih penting daripada kos unit volum tinggi.

Untuk kereta pengeluaran volum tinggi di mana kos setiap bahagian mendominasi, tuangan konvensional masih lebih menjimatkan apabila perkakasan dibayar.

Muka pengedap, benang kritikal dan permukaan pelekap ketepatan hampir selalu memerlukan kemasan CNC selepas dicetak. Kedai cetakan sahaja tulen tidak boleh menghantar manifold sedia untuk dipasang. Cari yangpercetakan 3D aluminium kilang yang boleh mengendalikan kedua-dua langkah aditif dan pemesinan yang diperlukan di bawah satu bumbung.

Manifold nilon bertetulang polimer atau gentian karbon boleh menjadi lebih ringan dan telah digunakan dalam beberapa prototaip perlumbaan. Mereka sesuai dengan kaum tertentu atau persekitaran prototaip jangka pendek, tetapi mereka mempunyai suhu yang berbeza dan had ketahanan jangka panjang berbanding dengan aluminium. Mereka bukan pengganti langsung di bawah haba enjin yang berterusan.

Tanya lima soalan ini:

Bolehkah anda membekalkan sijil bahan dan data ketumpatan atau keliangan yang diukur untuk binaan tertentu?

Adakah anda melakukan rawatan haba dalaman (pelepasan tekanan atau penuaan)?

Bolehkah anda muka pengedap mesin CNC, port dan ciri pelekap selepas mencetak?

Apakah kaedah pemeriksaan yang tersedia-pengimbasan CT, ujian tekanan, laporan dimensi?

Apakah masa utama yang realistik dan kuantiti minimum untuk prototaip dan kelompok kecil?

Pengeluar manifold masuk tersuai yang berkebolehan atau pembekal manifold masukan kelompok kecil akan menjawab dengan jelas dan boleh menunjukkan bukti proses. Rakan kongsi pencetak 3D manifold pengambilan OEM juga harus menunjukkan pengalaman dengan dokumentasi gred automotif dan kebolehkesanan. Sistem kualiti dan kawalan proses yang didokumenkan memberikan keyakinan tambahan bahawa piawaian yang sama digunakan dari prototaip pertama hingga kumpulan kecil seterusnya.

Berapakah kos manifold pengambilan bercetak 3D bergantung pada volum bahagian (ketinggian binaan dan penggunaan serbuk), volum struktur sokongan, pasca pemprosesan (rawatan haba, pemesinan, kemasan permukaan) dan kuantiti. Bahagian yang lebih besar atau sangat disokong berharga lebih mahal bagi setiap bahagian. Masa petunjuk prototaip biasanya diukur dalam beberapa hari hingga beberapa minggu setelah fail siap-biasanya jauh lebih pendek daripada laluan perkakas. Kelompok pengeluaran kecil mengikut proses yang sama dengan kurang lelaran.

Harga yang tepat memerlukan model dan spesifikasi CAD. Pemacu kos utama kekal kerumitan geometri, pemprosesan pasca yang diperlukan, dan jumlah pesanan.

Manifold pengambilan aluminium bercetak 3D yang dilaksanakan dengan baik menyelesaikan masalah kelewatan perkakasan dan masalah fleksibiliti reka bentuk yang dihasilkan oleh tuangan tradisional untuk kerja tersuai dan volum rendah. Kejayaan bergantung pada memilih aloi yang betul, mengawal ketumpatan dan pasca pemprosesan, dan bekerja dengan kedai yang boleh menyelesaikan permukaan kritikal.