1 مراجعة لتقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد، والتي يشار إليها أحيانًا باسم تصنيع الإضافات المعدنية، هي تقنية يتم من خلالها إنشاء أشياء ثلاثية الأبعاد عن طريق تكديس المساحيق المعدنية أو الأسلاك طبقة تلو الأخرى. توفر الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تكاليف تصنيع أقل، ودورات تطوير أقصر، وحرية تصميم أكبر من الصب التقليدي، أو الحدادة، أو المعالجة الميكانيكية. ويمكن تصميمه ليناسب الاحتياجات الفعلية ويحقق تشكيلًا متكاملاً لأشكال هندسية معقدة.
هناك تطبيقان بارزان لتقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في تصنيع شفرات توربينات الطائرات وهما ترسيب الطاقة الموجهة (DED) والذوبان الانتقائي لطبقة المسحوق (PBF.). يشكل تلبيد المعدن بالليزر المباشر (DMLS)، والذوبان الانتقائي بالليزر (SLM)، وذوبان شعاع الإلكترون (EBM)، وما إلى ذلك جزءًا من عملية PBF. باستخدام شعاع الليزر أو الإلكترون، يقومون بتسخين مسحوق المعدن إلى نقطة الانصهار وبالتالي تحقيق التراص طبقة تلو الأخرى. تضيف عملية DED باستمرار أسلاكًا معدنية أو مساحيق إلى منصة البناء بعد صهرها بشكل انتقائي باستخدام أشعة الليزر أو أشعة الإلكترون أو البلازما أو القوس كمصادر للحرارة.
2 تعمل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على تحسين أداء شفرات توربينات الطائرات
تحسين هيكل الشفرات.
عادة ما تكون شفرات توربينات الطائرات ذات أسطح حرة معقدة، وتتطلب دقة تصنيع عالية جدًا. تساعد أشكال الشفرات الأكثر دقة وتطورًا التي أصبحت ممكنة بفضل تقنيات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على تحقيق أقصى قدر من الأداء الديناميكي الهوائي. التحكم الدقيق في عملية الطباعة يسمح بإنتاج الشفرات ذات قنوات التبريد المعقدة والطلاءات العازلة الفعالة، وبالتالي تعزيز تبديد الحرارة وقدرتها على تحمل درجة الحرارة بشكل كبير.
بالنسبة للرقائق الهوائية لشفرات التوربينات، أنجزت شركة GE، على سبيل المثال، تصميم جدران خارجية متعددة الطبقات باستخدام التصنيع الإضافي. يؤدي هذا البناء إلى رفع قدرة تحمل درجات الحرارة لشفرات التوربين الأصلية، وبالتالي تحسين قدرتها على التبريد وبالتالي درجة حرارة تشغيل المحرك. حاليًا تحت الاهتمام البحثي والفائدة الرئيسية لتقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في إنتاج شفرات توربينات الطائرات هي طريقة تبريد الهواء الأكثر فعالية.
تعزيز أداء المواد.
يمكن استخدام مواد السبائك عالية الأداء مثل سبائك التيتانيوم وسبائك النيكل ذات درجة الحرارة العالية وما إلى ذلك في تقنيات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. يمكن لهذه المواد أن تتحمل ظروف تشغيل رائعة وتتمتع بصفات ميكانيكية متميزة ومقاومة للأكسدة. من خلال التحكم الدقيق في البنية المجهرية وحجم حبيبات المواد، تساعد تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على زيادة صفاتها الميكانيكية إلى أقصى حد.
اكتشف باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن إضافة مراحل معالجة حرارية إضافية يساعد على تحويل الحبوب الدقيقة للمواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى حبيبات "عمودية" أكبر وهياكل مجهرية أكثر قوة ويمكن أن تقلل من احتمالية زحف المادة. يفتح هذا التطور الطريق أمام الطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد لشفرات توربينات الغاز، مما يسمح للشفرات المطبوعة ثلاثية الأبعاد بالاحتفاظ بمرونة وتحمل أفضل في المناطق المحيطة شديدة الحرارة.
التعرف على العمارة خفيفة الوزن.
من خلال تعظيم هيكل وتوزيع المواد للشفرات، قد تحقق تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تصميمًا خفيف الوزن وبالتالي وزنًا أقل دون المساس بالأداء. وهذا مهم جدًا لكفاءة طيران الطائرة وتعزيز الاقتصاد في استهلاك الوقود. على سبيل المثال، يبلغ وزن شفرات التوربينات المصنوعة من سبائك الألومنيوم والتيتانيوم المنتجة بتقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ما يقرب من نصف وزن شفرات سبائك النيكل التقليدية، وبالتالي تقلل بشكل كبير من استهلاك الوقود والملوثات.
قطع دورة التطوير وخفض النفقات.
يمكن للنموذج الأولي السريع والإنتاج المصمم خصيصًا بفضل تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أن يقلل بشكل كبير من دورة تطوير شفرات توربينات الطائرة. تساعد الطباعة المباشرة للتصميمات الهندسية المعقدة على التخلص من العديد من الإجراءات ونفقات القوالب في طرق التصنيع التقليدية، وبالتالي تقليل تكاليف التصنيع. علاوة على تلبية متطلبات التخصيص الفردية لقطاع الطيران، يمكن لتكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أيضًا تحقيق إنتاج دفعة صغيرة ومتعددة الاختلافات.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-milling-cutter-tools.html