هل تلبي قوة وصبدة مواد الطباعة المعدنية المتطلبات الصناعية؟

1. تغيير كبير في كيفية عمل المواد: الانتقال من "قابلة للاستخدام" إلى "الأمثل"
كان هناك تحسن كبير في قوة مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية. على سبيل المثال ، فإن الأجزاء التي تصنعها عملية ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) باستخدام سبيكة Nickel - التي يتم استخدامها غالبًا في صناعة الطيران لها قوة شد تصل إلى 1200MPa وقوة العائد 1050mpa. هذا أفضل من عملية الصب التقليدية (قوة الشد تبلغ حوالي 900 ميجا باسكال) وحتى بالقرب من مستوى المهرجانات (قوة الشد حوالي 1150 ميجا باسكال). بعد 20 اختبارًا للدورة الحرارية ، تحتوي غرفة احتراق سبيكة التيتانيوم التي تتم طباعتها على البلاتين المطبوعة لنوع معين من محرك الصواريخ بمعدل الاحتفاظ بقوة درجة الحرارة العالية - بنسبة 92 ٪ ، وهو أعلى بكثير من قاعدة 85 ٪ التي تتطلبها الصناعة.
وضعت تقنية المعالجة الحرارية التدرج التي توصلت إليها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا معيارًا جديدًا للصناعة عندما يتعلق الأمر بجعل الأمور أكثر دواما. من خلال التحكم بعناية في معدل التبريد ، تزيد هذه التكنولوجيا من صلابة 3D المطبوعة IN713 عالية - في 927 درجة من 15J/cm² إلى 28J/cm². تصل صلابة الكسر (KIC) إلى 65 ميجا باسكال · م ¹/² ، والتي تلبي احتياجات شفرات توربينات محرك الطائرات في بيئات درجة الحرارة عالية جدًا -. تتيح هذه القدرة على إدارة البنية المجهرية مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد للحفاظ على قوتها مع فقدان 40 ٪ فقط من صلوتها مقارنة بالطرق السابقة.
توفر قاعدة بيانات المواد الأفضل دعمًا للبيانات لجعل الأمور تعمل بشكل أفضل. جمعت مكتبة العمليات الذكية في التكنولوجيا البلاتينية أكثر من 2000 مجموعة من المعلمات المادية. تمتد هذه المعلمات 12 معادن صناعية شائعة ، مثل سبائك التيتانيوم ، وسبائك النيكل- ، والفولاذ المقاوم للصدأ. عن طريق تغيير قوة الليزر (180-220 واط) ، وسرعة المسح (800-1200 مم/ثانية) ، وسمك الطبقة (30-50 μ م) ، من الممكن السيطرة بدقة على قوة الشد بين 980 و 1150 ميجا بايت والاستقلال بين 12 و 18 ٪. هذا يلبي احتياجات مجموعة واسعة من التطبيقات ، من زراعة العظام إلى المكونات الهيكلية للفضاء.
2. عملية الابتكار: إيجاد طريقة لموازنة القوة والمتانة
تعمل تقنية المسح التعاوني المتعددة- على حل مشكلة القوة غير المتكافئة في الأجزاء الكبيرة. يستخدم Leiming Laser's Lim - x400m تقنية الربط السلس للليزر للحفاظ على قوة العناصر في نطاق حجم 300 مم × 400 مم × 350 مم ضمن ± 3 ٪. تجمع هذه التكنولوجيا بين ستة أجزاء كانت تحتاج إلى اللحام ووضعها معًا في ككل في شريحة الأقمار الصناعية التي تم إنتاجها لشركة فضاء معينة. هذا يجعل حياة التعب تنتقل من 8000 دورة إلى 25000 دورة.
تعزز تقنية الطباعة غير المدعومة بشكل كبير الأداء الميكانيكي للهياكل المعلقة من خلال تحسين ديناميات تجمع الذوبان. لقد جعل نهج مسح الكثافة المتغيرة لتكنولوجيا الطاقة في Xi'an Ouzhong هياكل معلقة مع زوايا الطباعة أقل من 45 درجة 20 ٪. يجمع هذا النهج بين فتحات العملية الأصلية 12 إلى 3 قنوات تدفق مستمرة في كتلة الصمام المنتجة للمعدات الخاصة تحت الماء. هذا يقلل الحجم بنسبة 60 ٪ وفقدان الضغط بنسبة 25 ٪. سماكة الجدار لقناة التدفق دقيقة في حدود ± 0.05 مم.
لقد جعل نظام المراقبة الذكي من الممكن تحسين معلمات العملية في الوقت الفعلي. تستخدم XX Automobile نظام مراقبة تجمع الذوبان القائم على AI - يمكنه تغيير شدة الليزر ومسار المسح أثناء الطيران. هذا يقلل من المسامية من متوسط ​​الصناعة 0.3 ٪ إلى أقل من 0.05 ٪. جعلت هذه التقنية الطوبولوجيا - هيكل محسّن 15 ٪ أكثر صلابة و 25 ٪ أفتح عند طباعة محرك المحرك الكهربائي. اجتاز الاختبار الصعب من 2100 متر نيوتن من عزم الدوران.
3. التحقق من السيناريو الصناعي: الانتقال من المختبر إلى خط الإنتاج
الاستخدام في منطقة الفضاء هو الأكثر إقناعا. باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أنتجت GE فوهة وقود محرك Leap ، والتي تجمع بين 20 جزءًا منفصلًا في وحدة واحدة. هذا يجعلها أخف وزنا بنسبة 25 ٪ و 15 ٪ أكثر كفاءة في استهلاك الوقود. تجاوز إجمالي عدد العناصر التي تم تسليمها 500000. بعد 1000 ساعة من الاختبار في درجات الحرارة القصوى ، وجدت شركة China Aviation Industry Corporation (AECC) أن شفرات دليل التوربينات المطبوعة ثلاثية الأبعاد كانت أفضل بنسبة 18 ٪ في التبريد واستمرت ثلاث مرات أطول من شفرات المصبوب التقليدية.
إن الحاجة إلى مواد أفضل في مجال الطاقة والطاقة تدفع العلماء إلى اكتشاف اكتشافات جديدة طوال الوقت. قامت Maxwell Medical ، وهي شركة تصنيع ذكية في Xi'an ، بتصنيع لوحة قناة تدفق سبيكة Titanium Titanium Titanium المطبوعة ثلاثية الأبعاد التي توزع سائل التبريد بالتساوي من خلال تصميم قناة تدفق المستوى -. هذا يحافظ على درجة حرارة الفرن البلوري المفرد في حدود ± 0.5 درجة ويوفر 12 ٪ من الطاقة مقارنة بالمنتجات الآلية التقليدية. في استخدام أنظمة تبريد المفاعل النووي ، تبين أن مبادلات حرارة قناة التدفق المطبوعة ثلاثية الأبعاد أكثر كفاءة بنسبة 20 ٪ في نقل الحرارة ، ويتم استخدام مواد أقل بنسبة 40 ٪ ، وقد مرت 10 سنوات من اختبار الحياة المتسارع.
أدت الحاجة إلى عمليات الزرع الطبية إلى التوافق حيوياً وقابلة للتكيف ميكانيكياً إلى تطوير مواد جديدة. يحتوي جهاز دمج سبيكة Titanium المطبوع ثلاثي الأبعاد- على مسامية تبلغ مسامية 70 ٪ ومعامل مرن هو نفسه العظم القشري البشري (10-15GPA). تشير الاستجابة السريرية إلى تحسن بنسبة 60 ٪ في تطور العظام مقارنةً بالزراعة القياسية لمدة ثلاثة أشهر بعد الجراحة -. لقد أدى التصميم التعاوني لوظيفة بنية المواد إلى تحسين معدل البقاء على قيد الحياة الخمسة- للزراعة المطبوعة ثلاثية الأبعاد من 85 ٪ إلى 97 ٪.