هل يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد إنشاء هياكل قناة السوائل المعقدة؟

1. المبدأ الفني: تحويل دقيق من النماذج الرقمية إلى الهياكل الملموسة.
خصائص الطبقات للتصنيع الإضافي هي التي تجعل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد مفيدة لصنع قنوات السوائل. على سبيل المثال ، يمكن تقسيم تدفق العملية إلى تقنية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) إلى ثلاث خطوات:
النمذجة الرقمية: استخدم برنامج CAD لجعل نموذج الأبعاد الثلاثة- لقناة السوائل التي تعمل على تحسين مسار التدفق ، والتعبر - ، وعوامل خشونة السطح. على سبيل المثال ، تستخدم كتلة الصمامات النسبية لـ Sino Power Multi - خوارزميات AI الخاصة بمنطقة AI لإنشاء بنية طوبولوجية لتدفق تلقائيًا ، والتي تقطع مقاومة السوائل بنسبة 40 ٪.
التقطيع الطبقات: لجعل مسار مسح الليزر ، قم بقطع النموذج إلى طبقات رفيعة بسمك 20 إلى 50 ميكرون على طول المحور z -. يمكن لمكتبة العمليات الذكية من Platinum Technology تلقائيًا مطابقة قوة الليزر وسرعة المسح والإعدادات الأخرى لمواد مختلفة. هذا يحافظ على دقة سمك جدار القناة تحت ± 0.05 مم.
طبقة ذوبان طبقة: شعاع ليزر عالية- يذوب بودرة معدنية عالية- بشكل انتقائي على طول الطريق أثناء حمايتها بواسطة الغاز الخامل. هذا يخلق صلبة عن طريق تكديس الطبقات فوق أخرى. تستخدم تقنية ذوبان شعاع الإلكترون (EBM) مسح شعاع الإلكترون في بيئة فراغ. من الجيد صنع المواد التي يصعب معالجتها ، مثل سبائك درجة الحرارة العالية- التي يتم استخدامها لصنع قنوات التبريد لشفرات توربينات محرك الطائرات.
هذه طريقة التصنيع "من نقطة الصفر" تتخلص من الحاجة إلى القوالب وأدوات القطع في العمليات التقليدية. يمكنه أيضًا إنشاء أي قناة تدفق معقدة ، بما في ذلك الأشكال الهندسية التي يصعب صنعها بالطرق التقليدية ، مثل قنوات التدفق الحلزوني ، وقنوات تدفق فرع المرحلة المتعددة- ، وشجرة الشجرة الحيوية - مثل قنوات التدفق.
2 ، موقف الاستخدام: ممارسة اختراق في عالم التصنيع العالي -
Aerospace: حالة الاستخدام الشائعة هي قناة التبريد لشفرات التوربينات في محرك الطيران. لوضع أنابيب التبريد باستخدام طرق الصب التقليدية ، يجب عليك الحفر أو لحامها معًا. هذا قد يسبب تسرب وجعل التبريد أقل فعالية. ويمكنك استخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لإنشاء قناة تدفق متاهة داخلية تتيح تبريد غازات سطح الشفرة بالتساوي. هذا يحسن إلى حد كبير دفع المحرك - إلى نسبة الوزن-. يجمع فوهة وقود محرك Leap Made by GE باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بين 20 قناة تدفق إلى واحدة ، مما يجعلها أخف وزنا بنسبة 25 ٪ و 15 ٪ أكثر كفاءة في استهلاك الوقود.
الطب الحيوي: تصميم قناة السوائل في عمليات الزرع المصممة له تأثير مباشر على مدى قدرة الأنسجة على الشفاء. على سبيل المثال ، تحتوي زراعة الورك المطبوعة 3D - على قنوات يسهل اختراقها مع ميزات ترابية العظام الحيوية التي تساعد الخلايا العظمية على تباين. توضح التغذية المرتدة السريرية أن الوقت الذي يستغرقه عظام الاندماج يتم قطعه إلى النصف. أنتجت شركة Maxwell Medical ، وهي شركة تصنيع ذكية في Xi'an ، جهازًا ثلاثي الأبعاد - المطبوع بين الجهاز الفقري المطبوع مع قناة تدفق داخلية يمكن أن تحاكي الدورة الدموية للسوائل للأقراص الطبيعية بين الفرس. هذا يقلل من خطر حدوث مشاكل بعد الجراحة بنسبة 30 ٪.
الطاقة والطاقة: 3D - تعمل مبادلات حرارة قناة التدفق المطبوعة على تحسين كفاءة انتقال الحرارة بنسبة 20 ٪ واستخدام المواد المقطوعة بنسبة 40 ٪ عن طريق تحسين هندسة قناة التدفق في نظام التبريد للمفاعلات النووية. أنتجت تقنية Xi'an Ouzhong لوحة قناة تدفق سبائك التيتانيوم للمعدات الشمسية التي توزع سائل التبريد بالتساوي باستخدام تصميم قناة تدفق المستوى-. هذا يحافظ على درجة حرارة الفرن البلوري المفرد في حدود ± 0.5 درجة.
3 ، الحافة التكنولوجية: اختراق مزدوج في حرية التصميم وأداء أفضل
ثورة الحرية في التصميم: تقتصر الإجراءات التقليدية على الزوايا التي يمكن من خلالها رسم القوالب والأدوات المتوفرة. يجب أن يأخذ تصميم العداء أيضًا في الاعتبار مدى سهولة تصنيع الطباعة. 3 d يمكن أن تجعل القنوات التدفق في أي زاوية أو منحنى. على سبيل المثال ، تستخدم كتلة صمام Sino Power لمعدات Undersea الطباعة ثلاثية الأبعاد لدمج ثقوب العملية 12 الأصلية في 3 قنوات تدفق مستمرة. هذا يقلل الحجم بنسبة 60 ٪ وفقدان الضغط بنسبة 25 ٪.
تحسين أداء المواد: يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أن تخلق هياكل حبوب دقيقة وجعل المواد أقوى لأنها تصل إلى صلابة بسرعة. تتمتع أجزاء قناة التدفق المصنوعة من سبيكة TC4 التيتانيوم من قبل البلاتين لايت بقوة شد تبلغ 1100 ميجا باسكال ، وهو أقوى بنسبة 15 ٪ من المهرجانات. يجعل تصميم تحسين الطوبولوجيا المنتج أخف وزنا بنسبة 30 ٪ ، والذي يلبي حاجة صناعة الطيران إلى "القوة الخفيفة+عالية -."
التوفير في التكلفة والوقت في التصنيع: إن صنع جسم صمام هيدروليكي تقليدي يتطلب 12 خطوة ، مثل الصب والآلات واللحام ، ويمكن أن يستغرق ما يصل إلى 6 أشهر . 3 d تحويل المواد الخام إلى البضائع المكتملة في مكان واحد. خفض مشروع كتلة الصمام الهيدروليكي من Sino Power وقت التسليم إلى أسبوعين وخفض تكاليف القالب بنسبة 90 ٪ . 3 d هي تكلفة أكثر - فعالة للمنتجات المخصصة للدفعة الصغيرة.
4. المشاكل الفنية وطرق الالتفاف حولها
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لديها الكثير من الإمكانات لصنع قنوات السوائل ، ولكن لا يزال لديها ثلاث مشاكل كبيرة لحلها:
السيطرة على خشونة السطح: عادة ما تكون خشونة السطح لقناة التدفق المصنوعة من عملية SLM RA250 - 400 μ m. لتحقيق معايير الختم ، يجب إسقاط ذلك إلى RA10 μ م أو أقل باستخدام التلميع الكهربائي أو التخلص من إطلاق النار. قامت جامعة Xi'an Jiaotong بإنشاء تقنية SLM بمساعدة الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية والتي يمكن أن تجعل خشونة سطح قناة التدفق RA50 μ M ، والتي تقلل من عدد الخطوات اللازمة بعد المعالجة.
العثور على عيوب داخل قناة التدفق: من الصعب رؤية عيوب مثل غياب الانصهار والمسامية. طورت معدات البلاتين معدات مسح التصوير المقطعي الصناعي يمكن أن تجد عيوبًا داخلية صغيرة تصل إلى 0.1 مم. ارتفع معدل اكتشاف العيوب إلى 99.9 ٪ عند استخدامه باستخدام طريقة التعرف على صورة الذكاء الاصطناعي.
Multi - الطباعة المركبة للمواد: لجعل أنظمة السوائل المعقدة تعمل ، فغالبًا ما تحتاج إلى الجمع بين مواد متنوعة ، مثل القنوات التي لا تتآكل والهياكل القوية للغاية. أتاحت تقنية الطباعة المركب للليزر في Xi'an Ouzhong تقنية Laser Technology قنوات تدفق سبائك التيتانيوم وهياكل الفولاذ المقاوم للصدأ لتوصيلها بطريقة غير موحدة. هذه التكنولوجيا لديها قوة شد 400 ميجا باسكال ، وهو ما احتياجات الهندسة البحرية.