ما مدى دائمة أجزاء الإرسال المصنعة باستخدام تقنية طباعة المعادن؟

1. أداء المواد: قفزة من "قابلة للاستخدام" إلى "الأمثل"
لقد جعلت الاختراقات في أبحاث المواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية لفترة أطول. على سبيل المثال ، سبائك التيتانيوم ، سبائك النيكل - ، وسبائك الانتروبيا العالية- جميعها عالية - مواد أداء. لقد أجريت أجزائهم المطبوعة وكذلك أفضل من المهرجانات التقليدية في درجة الحرارة العالية- ودرجة عالية من المواقف الإجهاد-.
سبيكة التيتانيوم خفيفة وقوية.
الطباعة ثلاثية الأبعاد من أجزاء نقل سبيكة التيتانيوم شائعة في صناعة الطيران. على سبيل المثال ، يصنع Bugatti مسامير مكابح من سبيكة التيتانيوم يزنون فقط 2.9 كجم باستخدام تقنية سرير مسحوق الليزر (PBF - lb). هذا انخفاض في الوزن بنسبة 41.6 ٪ مقارنة بالممزحات التقليدية. في الوقت نفسه ، يقطع تصميم تحسين الطوبولوجيا منطقة تركيز الإجهاد بنسبة 30 ٪ ويحافظ على قوة الشد عند 800 ميجا باسكال عند درجة حرارة عالية تبلغ 600 درجة ، وهو ما تحتاجه أنظمة الفرامل في سباق F1.
سبائك النيكل - يقاوم التآكل والتعب
طباعة ثلاثية الأبعاد للنيكل - قد حددت مهاوي محرك السبائك القائمة على مشكلة التآكل بين الحبيبية التي تحدث في إجراءات اللحام التقليدية في صناعة البتروكيماويات. بعد 100000 اختبار التعب ، كان لقطع غيار Dister 718 التي أنتجتها شركة معينة باستخدام تقنية ذوبان شعاع الإلكترون (EBM) معدل انتشار بنسبة 50 ٪ من الانتشار من المهرجانات. أثناء عملية الطباعة ، تنمو هياكل الحبوب المعادلة الصغيرة ، وهو مفتاح إيقاف الشقوق من البداية.
قد تتكيف سبائك الانتروبيا العالية مع مجموعة واسعة من البيئات.
نظرًا لأن لديهم مكونات رئيسية متعددة ، فقد تحافظ سبائك الانتروبيا العالية على قوتها حتى في درجات الحرارة المرتفعة. سبيكة إنتروبيا عالية- للطباعة ثلاثية الأبعاد التي صنعها فريق بحث معين أفضل بنسبة 200 ٪ في مقاومة الأكسدة عند درجة حرارة عالية تبلغ 600 درجة من السبائك النموذجية النموذجية -. جعل تحسين الطوبولوجيا من شفرات توربينات محرك الطيران أخف بنسبة 30 ٪ مع إبقائها قوية ودائمة أطول 1.5 مرة من الأجزاء العادية.
2. تحسين العمليات: الانتقال من "صب" إلى "أداء قابل للتحكم"
تعتمد قوة الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على المادة ومدى التحكم في المعلمات العملية. من خلال تحسين العوامل مثل قوة الليزر ، وسرعة المسح ، وسمك الطبقة بطريقة تعمل معًا ، من الممكن قمع العيوب الداخلية بنشاط في أجزاء والتحكم في صفات الأنسجة في اتجاه معين.
تكنولوجيا لقمع العيوب
تعد المسام والشرق أكثر المشاكل شيوعًا التي تجعل المنتجات المطبوعة أقل متانة. على سبيل المثال ، مع تقنية SLM ، تقسم تقنية "المسح الجزيرة" منطقة المسح الضوئي - إلى عدة جزر صغيرة وتغير اتجاه المسح بشكل عشوائي. هذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من الإجهاد المتبقي والمسامية من 3 ٪ إلى أقل من 0.2 ٪. أظهر الاختبار بالموجات فوق الصوتية أن كثافة الصدع الداخلية للتروس المطبوعة ثلاثية الأبعاد التي صنعتها شركة معينة كانت أقل بنسبة 80 ٪ من المسبوكات التقليدية ، واستمر التروس ثلاث مرات قبل انهيارها.
تنظيم أداء المنظمات
إن التحكم في مدخلات طاقة الليزر يجعل من الممكن الحصول على توزيع تدرج حجم الحبوب في أجزاء مختلفة من الجزء. على سبيل المثال ، يتم استخدام مسح كثافة الطاقة العالية - في مفتاح عمود الإرسال لإنشاء منطقة تقوية غرامة- (حجم الحبوب<10 μ m), which makes the material more resistant to wear. Low energy density scanning is used in the shaft area to create coarse grain regions (grain size 50–100 μ m) and make the material less brittle. Compared to regular parts, this "functionally graded material*" design makes 3D printed shaft parts work 40% better overall.
التكنولوجيا لتعزيز بعد المعالجة
يعد الضغط على Isostatic Hot (الورك) و peening اللقطة هما طريقان - التي يمكن أن تجعل الكائنات المطبوعة أكثر متانة. بعد معالجة الورك ، فإن شركة النقل الكوكبي المطبوعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من شركة معينة لديها كثافة أعلى (من 99.2 ٪ إلى 99.95 ٪) وارتفاع درجة حرارة الصلابة (من 25J/cm² إلى 45J/cm²). يرفع معالجة تسديدة Peening إجهاد الضغط السطحي إلى -600MPa وحد التعب بنسبة 25 ٪.
3. حالة التطبيق: من المختبر إلى المصنع والتحقق من الصحة
اختبرت صناعات متعددة أجزاء نقل المعادن المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، واستخدامها ينمو من المعدات النهائية العالية- إلى العناصر اليومية.
الطيران: قرص لتوربينات المحرك
تقوم شركة طيران معينة بطباعة Nickel - أقراص التوربينات القائمة على سبيكة باستخدام تقنية SLM. يتم تخفيض درجة حرارة التشغيل بمقدار 50 درجة عن طريق إضافة قنوات تبريد مطابقة داخلية ، ويتم تخفيض الوزن بنسبة 15 ٪ عن طريق تحسين الطوبولوجيا. بعد 1000 ساعة من اختبار مقاعد البدلاء ، ارتفعت حياة زحف درجة الحرارة العالية- بنسبة 20 ٪ مقارنة بالممزفات العادية. هذا يعني أنه يمكن أن تلبي احتياجات الجيل الجديد من محركات الطائرات.
سيارات الطاقة الجديدة: رمح محرك
تستخدم شركة سيارات معينة 3D - قوالب رملية مطبوعة لإجراء عمليات اختبار لمياه البطاقة التجارية - مهاوي المحرك المبردة. جعل تصميم قناة التدفق الحلزوني الداخلي تبديد الحرارة أفضل بنسبة 40 ٪ ، وارتفع الوزن من 8 كجم إلى 5 كجم ، وهو انخفاض بنسبة 37.5 ٪. بالكاد ارتدى عنق المحور 0.02 مم بعد 200000 كيلومتر من الاختبار الحقيقي- ، وهو أقل بكثير من الحد الأقصى للتصميم القياسي البالغ 0.1 مم للأجزاء.
مقبض المفصل الاصطناعي هو جهاز طبي.
شركة طبية معينة تصنع سيقان مفصل الفخذ من سبيكة التيتانيوم عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد. يتم تقليل الوزن من 200 جم إلى 120 جرام مع تصميم بنية الشبكة ، ويتم الاحتفاظ بالمسامية بين 60 ٪ و 80 ٪ لمساعدة خلايا العظام على النمو. بعد خمس سنوات من الإكلينيكي ، اتبع - ، وقت الشفاء للمريض بعد الجراحة تم تخفيضه بنسبة 30 ٪ ، وانخفض المعدل الذي انخفض فيه الأطراف الاصطناعية من 5 ٪ إلى 0.5 ٪.