هل يمكن استخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لإعادة تصنيع أجزاء المعدات الصناعية؟

1. اختراق تكنولوجي: قفزة من "إصلاح" إلى "ولادة"
الفائدة الرئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية هي أنه يمكنه إصلاح التصميمات الهندسية المعقدة بدقة كبيرة. على سبيل المثال ، يحتاج إعادة التصنيع القياسية لشفرات محرك الطائرات إلى اللحام اليدوي لإصلاح الأضرار التي لحقت بطبقة الحاجز الحراري. يمكن أن يسبب هذا الإجراء بسهولة تركيز الإجهاد الحراري ، ويمكن أن تستمر الشفرة التي تم إصلاحها 60 ٪ فقط طالما أن التصميم الأصلي. تستخدم شركة Platinum Technology Co. ، Ltd. تقنية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) لطباعة وإصلاح ثقوب تبريد الفيلم الرائدة لشفرات التوربينات عن طريق تغيير شدة الليزر ومسار المسح. مرت الشفرات التي تم إصلاحها من خلال 2000 دورة حرارية عند درجة حرارة عالية تبلغ 1150 درجة دون أي شقوق أو تقشير الطلاء. مقارنة بالإجراءات السابقة ، كانت عمر الخدمة أطول بنسبة 40 ٪ ، وتم قطع دورة الإصلاح من 30 يومًا إلى 72 ساعة.
لإصلاح مشكلة تشققات التعب في أجزاء أساسية من العربات السكك الحديدية العالية - ، توصلت CRRC إلى تقنية إعادة تصنيع تعتمد على ذوبان شعاع الإلكترون (EBM). تتم طباعة هيكل قوة التدرج في موقع الكراك من خلال الحصول على نموذج رقمي دقيق لمنطقة الكراك من خلال المسح ثلاثي الأبعاد وجمعه وتصميم تحسين الطوبولوجيا. وهذا يمنح منطقة الإصلاح قوة التعب بنسبة 92 ٪ من المواد الأساسية ، في حين أن إصلاح اللحام التقليدي يمكن أن يتعافى 75 ٪ فقط. تم استخدام هذه الطريقة لإصلاح عربات القطار السريعة CR400AF - على دفعات ، وخفض تكلفة إصلاح واحد و 65 ٪ وتوفير أكثر من 200 مليون يوان سنويًا على الصيانة.
2. مواد جديدة: الانتقال من "Single" إلى "Multiper"
تعد قدرة الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على العمل مع مواد مختلفة سببًا كبيرًا لاستخدامها في إعادة التصنيع. بالنسبة للعديد من السياقات التشغيلية للآلات الصناعية ، أنشأت فرق البحث والتطوير مجموعة من مساحيق السبائك المتخصصة:
نظام السبائك لدرجات حرارة عالية: قامت GE Aviation بعمل 718 Nickel - مسحوق سبيكة قائم على غرف احتراق محركات Leap. قوة المتانة للأجزاء المطبوعة في 650 درجة أكبر من أو تساوي 900 ميجا باسكال ، والتي تلبي متطلبات شروط التشغيل العالية لمحركات الطائرات. هذا ممكن لأن توزيع حجم الجسيمات المسحوق (d 50=45 μ m) وتركيز الأكسجين (<50ppm) are controlled.
نظام المواد التي لا تبلى: تم تصنيع مسحوق WC Co Hard Alloy Composite بواسطة جامعة Xi'an Jiaotong للاستخدام في أجزاء التآكل لآلات التعدين. تقع أسنان القطع لآلة الأنفاق المصنوعة باستخدام تقنية التلبيد الانتقائي للليزر (SLS) بثلاثة أضعاف ارتداء - المقاومة من الأجزاء المزورة العادية ولديها صلابة HRC68. عمر الخدمة الآن 12 شهرًا.
نظام المواد الخفيف: توظف مجموعة BMW Powder Ti-6AL-4V Titanium Alloy لجعل السكن المحرك للسيارة الكهربائية IX3 مرة أخرى. من خلال تحسين طوبولوجيا التصميم ، يتم خفض وزن السكن بنسبة 35 ٪ ، ويتم تحسين كفاءة تبديد الحرارة بنسبة 22 ٪. ينتج عن هذا كثافة طاقة حركية تبلغ 6.8 كيلو واط/كغ ، وهو الأعلى في هذه الصناعة.
3. تكامل العملية: الانتقال من "نقطة واحدة" إلى "سلسلة كاملة"
أنشأت الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد المعدنية وإعادة التصنيع سلسلة تقنية كاملة تتضمن "معالجة نمذجة النمذجة" -. "
نظام الكشف الذكي: يمكن أن تجمع وحدة NX AM الخاصة بـ Siemens Industrial Software بين البيانات من الماسحات الضوئية بالليزر والكشف عن عيب الموجات فوق الصوتية ، وتنشئ تلقائيًا نماذج ثلاثية الأبعاد من مناطق الصدع ، وتحقيق دقة اكتشاف قدرها 0.02 مم ، وهو أكثر دقة 10 مرات من القياس باليد.
عملية الطباعة التكيفية: يحتوي Platinum BLT - S800 على نظام تعاون متعدد الليزر- الذي يمكن أن يغير قوة وسرعة الليزر التي تعتمد على شكل العناصر. عند طباعة نوع معين من دليل التوربينات الغازية ، يجد النظام تلقائيًا المساحة الرقيقة - (سمك<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.
Post Digital Post - المعالجة: يمكن للضغط المتساوي الساخن لـ Airbus (HIP) post - أن تجعل المكونات المطبوعة SLM أكثر كثافة ، وتنتقل من 99.2 ٪ إلى 99.95 ٪ ، والتي تتخلص من الأعطال في المسام الداخلية. بالمقارنة مع الأجزاء غير المعالجة ، فإن عمر التعب من دعامات ترس الهبوط A350XWB التي تم علاجها بالورك أطول خمس مرات وتبلغ 98 ٪ طالما الأجزاء المزورة.
4. التحليل الاقتصادي: التغيير من "التكلفة العالية" إلى "النطاق"
مع ارتفاع معدل توطين المعدات وتنخفض تكلفة المواد ، أصبحت إعادة تصنيع الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر قابلية للحياة اقتصاديًا واكتسبت ميزة على منافسيها.
تحسين هيكل التكلفة: يوضح مشروع إعادة التصنيع لكتلة أسطوانة محرك سيارة معينة أن تكلفة قطعة واحدة مصنوعة من عملية التزوير والآلات التقليدية هي 1200 يوان ، في حين أن تكلفة قطعة واحدة مصنوعة من عملية طباعة SLM هي 850 يوان. انخفضت تكلفة مواد المسحوق من 60 ٪ إلى 45 ٪ ، في حين انخفضت تكلفة انخفاض قيمة المعدات واستخدام الطاقة من 25 ٪ إلى 18 ٪.
تقليل تكاليف المخزون: يقوم Rolls Royce ببناء مستودع رقمي ثلاثي الأبعاد 3D- لقطع الغيار في الطيران ، وخفض قيمة المخزون العالمي من 4.2 مليار دولار إلى 1.8 مليار دولار ، وخفض الوقت الذي تكون فيه طائرات العملاء خارج الخدمة (AOG) من 72 ساعة إلى 8 ساعات. هذا يوفر شركات الطيران أكثر من 500 مليون دولار في السنة من تكاليف التشغيل.
تأثير المقياس على الإنتاج: يمكن أن تجعل معدات التصنيع الإضافية (WAAM) من سلسلة Platinum BLT - W من الأجزاء الهيكلية للطيران بقطر 2.5 متر مصبوب معًا. الوقت الذي يستغرقه طباعة قطعة واحدة أقل بنسبة 80 ٪ من تصنيع عملية Multi - النموذجي ، ومعدل استخدام المواد يتراوح من 35 ٪ إلى 92 ٪. هذا يجعل من الممكن إنتاج مكونات هيكلية ضخمة تم إعادة تصنيعها.