هل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد مناسبة للمكونات الحاملة- -؟

1 ، خطوة كبيرة إلى الأمام في كيفية عمل المواد: الانتقال من المختبر إلى المصنع
مكّنت الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد من استخدام 12 نوعًا من مواد الأداء العالية - في الصناعة. الصفات الميكانيكية للمواد الأساسية مثل سبائك التيتانيوم ، ونيكل - ، سبيكة درجات الحرارة المرتفعة - ، والمعادن tantalum ، والبعض الآخر قد وصلت إلى متطلبات التزوير أو حتى تجاوزها. استخدم فريق جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة تقنية ذوبان سرير مسحوق الليزر لطباعة أجزاء المعادن التانتالوم. كان رد فعل هذه الأجزاء على التأثيرات بنفس الطريقة التي تتم بها التنتالوم المزورة عند تعرضها لضغوط شديدة من 125-437 GPA. بسبب هذا الإنجاز ، أصبح Tantalum المطبوع ثلاثي الأبعاد الآن أفضل مادة لأشياء مثل كريات مفاعل الانصهار النووي والدرع الإشعاعي للمركبة الفضائية. يوفر مسحوق سبيكة Tetanium الفائق من Platinum Technology - قوة تعب بنسبة 92 ٪ من الأجزاء المزورة للأجزاء المطبوعة. عندما يتم تطبيق حمولة شد تبلغ 12 طنًا على شريط حافة الجناح المركزي لطائرة C919 التي تصنعها تقنية البلاتين ، فإنه يشوه بنسبة 37 ٪ من المهرجانات النموذجية.
في عالم سبائك الألومنيوم ، تجاوزت الطباعة ثلاثية الأبعاد الحد الأقصى لقوة الصب التقليدي. تم توظيف شركة SLM من قبل شركة معينة لطباعة سبائك الألومنيوم 7075. من خلال تغيير الطريقة التي تم بها توجيه الحبوب وإجراء المعالجة الحرارية ، ارتفعت قوة الشد إلى 580 ميجا بايت ، أي أكثر من 15 ٪ مما هو موجود عادة في T6 تزوير. لقد عملت بشكل جيد على الحمل الرئيسي - إطارًا لنوع معين من الطائرات الجوية غير المأهولة. Multi - طباعة المواد المركبة هي تطور ثوري أكثر. أنشأت شركة طبية كوبًا من التيتانيوم/هيدروكسيباتيت مواد تدرج أسطورية تتمتع بطبقة نشطة حيوياً على السطح تساعد العظام على النمو معًا ومصفوفة التيتانيوم ذات قوة عالية- التي يمكنها التعامل مع وزن الحركة البشرية. هذا يجعل الأطراف الاصطناعية تصل إلى 25 عامًا.
2 ، الابتكار الهيكلي: الانتقال من "التصنيع الطبق" إلى "تحسين الطوبولوجيا"
الفائدة الرئيسية لالطباعة المعدنية ثلاثية الأبعادهو أنه يمكن أن يصنع أشكالًا معقدة لا تستطيع الأساليب الأخرى. باستخدام Optology Optimization ، تجمع Boeing's 787 Dreamliner Engine Bracket بين 20 عنصرًا في قطعة واحدة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. يجعل بنية الشبكة المحاكاة الحيوية الأشياء أفضل بنسبة 40 ٪ في نشر الإجهاد مع جعلها أخف وزنا بنسبة 30 ٪. تم استخدام فكرة التصميم هذه كثيرًا في صناعة السيارات. على سبيل المثال ، قامت BMW Group بعمل مفصل توجيه ثلاثي الأبعاد من الألومنيوم المطبوعة من الألومنيوم لـ I8 Roadster خفيفة الوزن بسبب تصميم الشبكة الجوفاء الداخلية. إنه أكثر صلابة بنسبة 22 ٪ من المخبرات التقليدية وقد اجتاز 2 مليون اختبار التعب.
أصبحت تقنية دائرة مياه التبريد المطابقة "تطبيق القاتل" للطباعة ثلاثية الأبعاد في أعمال العفن. ابتكرت شركة دائرة مياه التبريد الحلزونية لقوالب المصد السيارات التي تقطع الوقت الذي يستغرقه صنع قالب من 90 ثانية إلى 55 ثانية وخفض معدل التزييف والتشوه بنسبة 82 ٪. يحتوي نظام Hot Runner على علبة رائدة أكثر: يتكون الفوهة الساخنة القياسية من 12 جزءًا ، في حين أن الفوهة الساخنة المدمجة ثلاثية الأبعاد المدمجة تحتاج فقط إلى 3. من خلال تحسين القنوات الداخلية ، يتم تخفيض معامل التمدد الحراري بنسبة 35 ٪ ، مما يزيد بشكل كبير من دقة صفق الحقن.
3 ، التحقق من صحة العملية: من صنع مكون واحد إلى صنع الكثير منهم
لقد أظهرت العديد من الصناعات أنه يمكن استخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لجعل الأمور بكميات كبيرة. شركة Shenyang Aircraft Industry Corporation (Shenyang Aircraft Corporation) لديها كتلة - أنتجت حمولة سبيكة Titanium المطبوعة ثلاثية الأبعاد - إطارات المحمل لنماذج الطائرات الجديدة. تستخدم كل طائرة أكثر من 300 من هذه الإطارات ، مما يجعلها أخف وزناً 272 كيلوغرامًا من الأساليب التقليدية وتوفر 640،000 لتر من الوقود كل عام. توظف Porsche الطباعة ثلاثية الأبعاد لجعل مكبس 911 GT2 RS ، والذي يعزز إخراج المحرك بمقدار 30 حصانًا من خلال تحسين بنية قنوات التبريد. تم استخدام هذه التكنولوجيا على خط الإنتاج الذي يجعل 100000 مجموعة في السنة.
من المرجح أن تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد الأجزاء القوية مفيدة في مهنة الطب. زادت 3D - كأس من سبيكة التيتانيوم المطبوعة التي تصنعها جونسون آند جونسون من معدل تكوين العظام بفضل تصميم بنية ترابية العظام الحيوية. وقد تم استخدامه في أكثر من 500000 حالة حول العالم. أنتجت شركة لوحة عظام من سبيكة التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد لجراحة العظام التي يمكن أن تغير مواضع وأشكال الثقوب على أساس بيانات المريض CT. هذا يقلل من وقت الجراحة بنسبة 40 ٪ مقارنة بالألواح العادية ويسرع الشفاء لمدة 6 أسابيع بعد الجراحة.
4 ، إعادة هيكلة الاقتصاد: الانتقال من "عالية - تجربة التكلفة" إلى "التصنيع السائد"
مفتاح استخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع هو خفض التكلفة. وفقًا لشركة Wohlers Associates ، انخفض متوسط ​​سعر أنظمة التصنيع الإضافية الصناعية في جميع أنحاء العالم من 98،105 دولار في عام 2019 إلى 93،404 دولار في عام 2021. وفي نفس الوقت ، ارتفعت كفاءة الطباعة بنسبة 300 ٪. انخفض سعر مسحوق الطباعة ثلاثي الأبعاد الخاص بـ Platinum من 1.444 مليون يوان/طن في عام 2020 إلى 781900 يوان/طن في عام 2022. وفي الوقت نفسه ، ارتفع هامش الربح الإجمالي إلى 38.98 ٪ ، مما يدل على أن الشركة كانت قادرة على الاستفادة من اقتصادات الحجم.
لقد فتحت الطريقة الجديدة لرش المواد اللاصقة طريقة جديدة لجعل الأشياء على نطاق واسع. عملت أجزاء من سطح المكتب المعدنية و Tritech Titanium معًا لإنشاء عملية رش عميل ترابط من سبيكة التيتانيوم. تجعل هذه العملية من الممكن كتلة - تنتج أجزاء من سبيكة التيتانيوم عن طريق طباعة الأجسام الخضراء ، والتفريغ تلبيدها بكثافة 98 ٪ ، ثم تصنيع السطح أو الانتهاء منه. بالمقارنة مع تقنية SLM ، يقلل هذا النهج أسعار المواد والمعدات واستخدام الطاقة وأشياء أخرى بنسبة 40 ٪ إلى 60 ٪. يتم استخدام هذه التكنولوجيا من قبل شركة كهربائية 3C معينة لاختبار وصنع أغلفة 316 لتر من الفولاذ المقاوم للصدأ. تكلفة كل قطعة أقل بنسبة 35 ٪ من قولبة الحقن القياسية.