Kan metal 3D -udskrivning bruges til genfremstilling af industrielle udstyrsdele?

1. et teknologisk gennembrud: et spring fra "reparation" til "genfødsel"
Den største fordel ved metal 3D -udskrivning er, at det kan fikse komplekse geometriske design med stor nøjagtighed. For eksempel har standard genfremstilling af fly -turbineblade brug for manuel svejsning for at fikse skader på den termiske barriere -lag. Denne procedure kan let forårsage termisk stresskoncentration, og det reparerede blad kan kun vare 60%, så længe det originale design. Platinum Technology Co., Ltd. bruger Selective Laser Melting (SLM) -teknologi til med succes at udskrive og fikse de førende filmkølingshuller på turbineblade ved at ændre laserintensitet og scanningssti. De reparerede klinger gik gennem 2000 termiske cyklusser ved en høj temperatur på 1150 grad uden revner eller skrælning af belægningen. Sammenlignet med tidligere procedurer var levetiden 40% længere, og reparationscyklussen blev skåret fra 30 dage til 72 timer.
For at løse problemet med trætheds revner i væsentlige dele af høje - Speed ​​Rail Bogies er CRRC kommet med en genfremstillingsteknologi baseret på elektronstråle -smeltning (EBM). En gradientstyrkestruktur udskrives på crack -stedet ved at få en nøjagtig digital model af crack -området gennem 3D -scanning og kombinere det med topologiske optimeringsdesign. Dette giver reparationsområdet en træthedsstyrke på 92% af basismaterialet, mens traditionel svejsningsreparation kun kan inddrive 75%. Denne metode er blevet brugt til at fastsætte CR400AF High - Speed ​​Train Bogies i batches, skære omkostningerne ved at fastsætte en med 65% og spare mere end 200 millioner yuan om året på vedligeholdelse.
2. Nye materialer: Går fra "single" til "flere"
Kapaciteten til metal 3D -udskrivning til at arbejde med forskellige materialer er en stor grund til, at det kan bruges til genfremstilling. For forskellige operationelle sammenhænge mellem industrielle maskiner har forsknings- og udviklingshold skabt en række specialiserede legeringspulver:
Legeringssystem til høje temperaturer: GE Aviation har foretaget i718 nikkel - baseret legeringspulver til forbrændingskamrene af springmotorer. Holdbarhedsstyrken for trykte dele ved 650 grader er større end eller lig med 900 MPa, der opfylder kravene til høje driftsbetingelser for flysmotorer. Dette er muligt, fordi pulverpartikelstørrelsesfordelingen (d 50=45 μ m) og iltkoncentration (<50ppm) are controlled.
System af materialer, der ikke slides: WC CO Hard Alloy Composite Powder blev foretaget af Xi'an Jiaotong University til brug i sliddele til minemaskiner. De skærende tænder på tunnelmaskinen lavet ved hjælp af laser selektiv sintring (SLS) teknologi er tre gange mere slid - resistent end almindelige smedede dele og har en hårdhed af HRC68. Livslivet er nu 12 måneder.
Letvægts materialesystem: BMW-gruppe anvender Ti-6al-4V titaniumlegeringspulver for at fremstille motorhuset til IX3 elektrisk køretøj igen. Ved at optimere designets topologi, skæres husets vægt med 35%, og varmeafledningseffektiviteten forbedres med 22%. Dette resulterer i en motorisk effekttæthed på 6,8 kW/kg, hvilket er den højeste i branchen.
3. procesintegration: Flytter fra "enkelt punkt" til "fuld kæde"
Moderne metal 3D -udskrivning og genfremstilling har skabt en fuld teknisk kæde, der inkluderer "Detektionsmodelleringsprintindlæg - behandling."
Et intelligent detekteringssystem: Siemens Industrial Software's NX AM -modul kan kombinere data fra laserskannere og ultralyds fejldetektion, opretter automatisk 3D -modeller af fejlområder og opnå en detektionsnøjagtighed på 0,02 mm, hvilket er 10 gange mere nøjagtigt end at måle med hånden.
Adaptiv udskrivningsproces: Platinum BLT - S800 har et multi - laser -samarbejdssystem, der kan ændre kraften og hastigheden for lasere afhængig af formen på genstandene. Når du udskriver en bestemt form for gasturbinevejledning Vane, finder systemet automatisk det tynde - Walled Area (tykkelse<1mm) and lowers the laser power from 300W to 200W. It also speeds up the scanning from 1000mm/s to 1500mm/s to keep the thin-walled area from changing shape by more than 0.05mm.
Digital Post - Behandling: Airbus's Hot Isostatic Pressing (HIP) Post - behandlingsmetode kan gøre SLM -trykte komponenter, der er tættere, der går fra 99,2% til 99,95%, hvilket slipper for fejl i de indre porer. Sammenlignet med ubehandlede dele er træthedens levetid for A350XWB landingsudstyr, der er blevet behandlet med hofte fem gange længere og er 98% så længe som smedede dele.
4. Økonomisk analyse: Ændringen fra "høje omkostninger" til "skala"
Efterhånden som lokaliseringen af ​​udstyr stiger, og omkostningerne ved materialer falder, er Metal 3D -udskrivning af genfremstilling blevet mere økonomisk levedygtig og har fået en fordel over sine konkurrenter.
Optimering af omkostningsstrukturen: Et genfremstillingsprojekt for en bestemt bilcylinderblok viser, at omkostningerne ved et enkelt stykke fremstillet med den traditionelle smedning og bearbejdningsproces er 1200 yuan, mens omkostningerne ved et enkelt stykke fremstillet med SLM -udskrivningsprocessen er 850 yuan. Omkostningerne ved pulvermaterialer er faldet fra 60% til 45%, mens omkostningerne ved afskrivning af udstyr og energiforbrug er faldet fra 25% til 18%.
Reduktion af lageromkostninger: Rolls Royce bygger en 3D - trykt digitalt lager til luftfart reservedele, skærer værdien af ​​den globale lager fra $ 4,2 milliarder til 1,8 milliarder dollars og skærer den tid, hvor kundernes fly er ude af drift (AOG) fra 72 timer til 8 timer. Dette sparer flyselskaber mere end $ 500 millioner om året i driftsomkostninger.
Effekt af skala på produktion: Platinum BLT - W -serien Arc Additive Manufacturing (WAAM) udstyr kan fremstille luftfartsstrukturelle dele med en diameter på 2,5 meter, der alle er støbt sammen. Den tid det tager at udskrive et enkelt stykke er 80% mindre end med typisk multi - procesfremstilling, og den materielle udnyttelsesgrad går fra 35% til 92%. Dette gør det muligt at masseproducere enorme strukturelle komponenter, der er genfremstillet.