Hvad er arbejdsprincippet om metal 3D -udskrivning i industrielt udstyr?

Hjertet af teknologi: et skift i fremstilling fra subtraktiv til additivfremstilling
Den vigtigste del afMetal 3D -udskrivninglægger metalingredienser ned på nøjagtigt den rigtige måde, hvilket udføres direkte af digitale modeller. Dette ændrer fuldstændigt den typiske "blanke behandlingsenhed" -cyklus af fremstilling. Platinum BLT - S1500-udstyret har et 10-laser synkron scanningssystem, der lader det udskrive med den højeste nøjagtighed på 0,06 mm pr. Lag i et dannende kammer, der er 1,5 meter bredt. Der er fire hovedtrin i dens arbejdsgang:
Modellering og skæring i digital form: Brug CAD -software til at fremstille 3D -modeller, og brug derefter skæringssoftware som magik til at omdanne dem til STL -filer, der kan læses. Sæt lagtykkelsen til 0,02–0,1 mm afhængig af materialets kvaliteter.
Forbehandling af pulverbed: Pulveret spredningsudstyr spreder sig jævnt sfærisk titaniumlegeringspulver på arbejdsbænken i et vakuum eller inert gasmiljø. Lagtykkelsen styres til inden for ± 5 μ m.
Selektiv smeltning med en høj - Energibjælke: Lasergalvanometerindretningen bevæger sig med en hastighed på 20 m/s over det aktuelle lagkors - sektionen, der smelter pulveret i en pulje af flydende metal. Marangoni -konvektion hjælper derefter metallet med at blive tættere og størkne.
Lag for lagstablingsstøbning: arbejdsbænken sænkes med tykkelsen af ​​et lag, og cyklussen med afsætning af pulver, smeltning og størkning gentages, indtil der fremstilles en metallobjekt med en tæthed tæt på 100%.
Denne nye måde at fremstille ting på har hævet den materielle udnyttelsesgrad fra 10%–20%i gamle metoder til over 90%. F.eks. Er den 3D -trykte version af GE's Wind Power Main -bæresæde 40% lettere end smedte dele og skærer udviklingstiden fra 18 måneder til 3 måneder. De fem primære procedurer er forskellige fra hinanden med hensyn til teknologi.
Der er to primære typer metal 3D -udskrivningsteknologi, der bruges i industrien lige nu: pulverbedsmeltning og retningsbestemt energiaflejring. Der er store sondringer mellem dem med hensyn til deres teknologiske træk og de situationer, hvor de muligvis kan bruges:
1. Metoden til smeltepulverbed
Selektiv lasersmeltning (SLM): Det kan skære titanlegeringer, nikkel - -baserede legeringer og 17-4Ph rustfrit stål med fiberlasere, der bruger 1000 til 2000W strøm og dynamiske fokuserende spejle til at fremstille et sted, der er 0,05 mm bredt. Platinum Technology's dobbelte laser -samarbejdsteknologi har gjort udskrivningen 200% hurtigere og reduceret omkostningerne ved at gøre luftfartsmotorens brændstofdyser med 65% for hver komponent.
Elektronstråle Selektiv smeltning (EBSM) er en metode, der bruger en 30 kW elektronstråle til at arbejde i et vakuum og scanne med en hastighed på 8 m/s. Det er bedst at arbejde med metaller med høje smeltepunkter, sådan tantal og wolfram. Siemens Energy anvender denne teknologi til at fremstille nukleare dampgeneratorrørark. Det reducerer antallet af svejsninger fra 127 til 3 og sænker faren for lækager med 90%.
Dirigeret energiaflejringsmetode Laser nær Nett Forming (linse): Et koaksialpulverfodringssystem sender metalpulver med en diameter på 45-106 μm ind i laserfokuseringsområdet for at fremstille gradientmaterialer. Ved hjælp af denne teknologi har Honeywell lavet en Ti6al4V/Inconel 718 bimetallisk turbinedisk, der er tre gange mere modstandsdygtig over for termisk træthed.
ARC Additive Manufacturing (WAAM): Denne metode bruger en MIG/TIG -svejsningsbue som varmekilde og kan deponere op til 8 kg/t, hvilket gør det godt til at fremstille massive strukturelle dele. 3D -udskrivningsteknologien til marine fremdrivningsaksler foretaget af CSIC 725 har reduceret materialeomkostningerne med 40% og fremskyndet produktionen med 70%.
Store skridt fremad i materialevidenskab
Det materielle system til metal 3D -udskrivning ændrer sig fra standardlegeringer til funktionelle og smarte:
Udvikling af høje - ydelseslegeringer: Shagang Group har lavet GTD222 nikkel - baseret høj - temperaturlegering som svar på efterspørgslen i luftfartsindustrien. Det har en trækstyrke på 1200MPa ved 650 grader, hvilket er 25% højere end det typiske GH4169 -materiale.
Multi - Materialekompositteknologi: Ved at ændre størrelsen på pulverpartiklerne (for eksempel kan 45 μm basispulver og 15 μm raffineret pulver), kan kornstørrelsen af ​​titanlegering reduceres fra 50 um til 10 um, hvilket giver det et træthedsliv på mere end 10 ⁷ cykler.
Ved hjælp af smarte materialer: For at fremstille en adaptiv ventil, der automatisk kan ændre dens åbning mellem 40 og 80 grader, implanteres forme hukommelseslegeringspartikler i 316L rustfrit stål. Unøjagtigheden holdes i ± 0,5 grad.
Dyb penetration i industriel - anvendelser
Tre høje - End Industrial Area har brugt en masse metal 3D -udskrivningsteknologi:
Aerospace: Airbus A350XWB -planet har 3D -trykt titaniumlegeringsbeslag, der gør strukturen 30% lettere og brændstofeffektiviteten 2% bedre. Rolls Royces Ultrafan Engine -projekt brugte 3D -udskrivningsteknologi til at skære antallet af kompressorblade fra 36 til 18. Dette gjorde drivkraften - til - vægtforhold 15% højere.
Energiværktøjer: Den fjerde generation af atomkraft høj - temperaturgas afkølet reaktor dampgenerator fremstillet af State Power Investment Corporation bruger 3D -trykt nikkel - Baseret legeringsvarmeoverførselsrør. Dette gør varmeoverførselseffektiviteten 92%, hvilket er 8 procentpoint højere end traditionelle design.
BMW Group har brugt 3D -trykt aluminiumslegeringsbatteribakker i IX3 elektrisk køretøjsmodel. Dette gjorde bilen 12 kg lettere og øgede sin NEDC -rækkevidde med 15 km.