ما هو احتمال الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في التنبؤ بالأخطاء والتصنيع الذكي لقطع الغيار؟

一 ، التنبؤ بالأخطاء: تغيير من الصيانة السلبية إلى الدفاع النشط
يعتمد تنبؤات فشل المعدات التقليدية على الفحص اليدوي والحكم التجريبي ، مما يجعل من الصعب التعامل مع أوضاع الفشل غير الخطية عند معقدة ظروف التشغيل. تعمل إنترنت الأشياء والتوأم الرقمي والذكاء الاصطناعي جميعها مع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية لإنشاء نظام تنبؤ ذكي يسمى "قرار تحليل الإدراك -".
1. المراقبة في الوقت الفعلي وتنبيه العيوب
أنشأ مختبر LLNL الوطني في الولايات المتحدة طباعة ثلاثية الأبعاد معدنية حقيقية - نظام الكشف عن العيوب الزمني الذي يستخدم الأزهار الضوئية ، و pyrometers ، والتصوير الحراري للمراقبة على الإشعاع الحراري في البركة المصلية. عند استخدامها مع عمليات محاكاة حقل الفيزياء المتعددة- ، يمكن أن تتوقع أخطاء عمود شعرية بمعدل دقة تزيد عن 94 ٪. تم استخدام هذه التكنولوجيا لمراقبة عملية طباعة شفرات محرك الطيران. إنه يقطع الوقت الذي يستغرقه العثور على عيوب من عدة ساعات في التصوير المقطعي المقطعي النموذجي إلى ميلي ثانية ، مما يجعل من الممكن إصلاح المشكلات في وقت مبكر.
استخدم فريق جامعة Shanghai Jiao Tong في الصين محاكاة الإنتاجية العالية - لعمل رسم بياني للعلاقة بين كثافة طاقة الإدخال والمسامية. كما قاموا أيضًا بتعلم الآلة - نموذج تنبؤ المسام الذي يمكنه العثور على عيوب مسام في عملية ذوبان سرير مسحوق الليزر (LPBF) في وقت مبكر ، مما يزيد من عمر التعب في أجزاء الفضاء بأكثر من 30 ٪.
2. نمذجة العمر والتوأم الرقمي
تستخدم شركات مثل Siemens تقنية توأم رقمية لصنع نماذج افتراضية من الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تُظهر هذه النماذج معلومات زمنية حقيقية حول أشياء مثل الإجهاد ودرجة الحرارة والاهتزاز. على سبيل المثال ، قامت إحدى الشركات المصنعة للطيران بعمل أجزاء هيكلية من سبيكة التيتانيوم للطائرات الضخمة التي صنعت في الولايات المتحدة. تم استخدام التوائم الرقمية لنمذجة طريق تشققات التعب في ظل ظروف تشغيل مكثفة. هذا غير دورة الصيانة من "الصيانة العادية" إلى "على استبدال الطلب- ، والتي خفضت نفقات مخزون قطع الغيار بنسبة 40 ٪.
يضع مختبر أبحاث الجيش الأمريكي (ARL) أجهزة الاستشعار في أجزاء الصلب المطبوعة 3D - ، ويستخدم التعلم الآلي للنظر في بيانات التآكل ، ويتوقع المدة التي ستستمر فيها الأجزاء. كما أنه يحافظ على معدل الخطأ أقل من 5 ٪. تم استخدام هذه الطريقة للتنبؤ عندما تحتاج أنظمة علبة التروس العسكرية إلى الصيانة ، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل غير المخطط بنسبة 60 ٪.
3. الجمع بين الحقائق من عدة مصادر واتخاذ القرارات الذكية
تستخدم مكتبة العمليات الذكية من Platinum Technology خوارزميات الذكاء الاصطناعى للعثور على أفضل حل للطباعة من خلال الجمع بين أكثر من 100000 مجموعة من معلمات المواد والبيانات عن عمل المعدات والبيئة والأخطاء السابقة. على سبيل المثال ، في طباعة كتلة أسطوانة المحرك لصانع سيارات معين ، يغير النظام تلقائيًا مسار الطاقة والمسح الضوئي. هذا يقلل من معدل الكراك الناجم عن الإجهاد الحراري من 8 ٪ إلى 0.3 ٪. كما أنه يتنبأ بحد التعب من الأجزاء الرئيسية ويخبر المستخدمين متى يتم استبدال أجزاء المخاطر العالية- قبل كسرها.
2 ، التصنيع الذكي لقطع الغيار: تغيير من وجود الكثير من الأسهم إلى صنع الأشياء فقط عندما تكون هناك حاجة إليها
من الصعب تلبية الاحتياجات المخصصة والعاجلة مع إنتاج قطع الغيار التقليدية لأنها تتطلب مخزونًا كبيرًا وتطويرًا طويلًا -. ميزة "التصنيع الموزعة" للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ، إلى جانب منصات السحابة وسلاسل التوريد الذكية ، تعمل على تغيير طريقة تصنيع قطع الغيار من "الطباعة المحلية والتوزيع العالمي" إلى نموذج جديد.
1. الطباعة عند الطلب والاستجابات السريعة
تستخدم طابعة LIM - x650H ليزر تقنية تعاون Laser Multi - ويمكن أن تنتج قطع غيار كبيرة للطائرات ، مثل فوهات الوقود للمحركات. أنشأت شركة طيران معينة طابعة ثلاثية الأبعاد محمولة في مطار بعيد. إنه يحصل على ملفات تصميم من خلال السحابة وتطبع أجسام الصمام الهيدروليكية التالفة في الموقع. هذا يقلل من دورة الصيانة من أسبوعين إلى ثماني ساعات ويخفض تكلفة قطع قطع الشحن بنسبة 90 ٪.
في الصناعة الطبية ، تستخدم الأنظمة ثلاثية الأبعاد الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن لجعل زراعة الورك الفريدة لمرضى العظام. يستخدمون خوارزميات الذكاء الاصطناعى لتحسين التصميمات المحاكاة الحيوية ، والتي تقطع الوقت الذي يستغرقه الزرع للاندماج مع العظام من 6 أشهر إلى 3 أشهر. بعد تحميل بيانات فحص المريض على السحابة ، يمكن لمصنعي الطباعة ثلاثية الأبعاد في أي عقدة في جميع أنحاء العالم صنع الأشياء على الفور ، وهو ما يعنيه "التصميم العالمي ، التصنيع المحلي".
2. مواد جديدة وتخصيص الأداء
يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تغيير كيفية صنع المساحيق الجديدة ، مثل سبائك الانتروبيا العالية والمواد التدرج ، لتناسب بيئات العمل المتنوعة. أنشأت الأكاديمية الصينية للعلوم سبيكة الانتروبيا عالية. إنه يحتوي على توزيع موحد للتكوين بفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ولا يتآكل سوى 1/5 بأسرع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L النموذجي في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5 ٪. لقد تم استخدامه لإعادة تصنيع مقاعد محمل التوربينات الريفية في الخارج ، والتي يمكن أن تستمر الآن لأكثر من خمس سنوات.
Die precision 3D - المطبوعة - تستخدم إدراج قالب القالب تصميمًا محليًا أفضل بكثير من الأساليب السابقة من حيث الصلابة ، ومقاومة التآكل ، والعائد. استخدمت شركة سيارات واحدة هذه التكنولوجيا لصنع قوالب لمحاور عجلات سبيكة الألمنيوم. هذا جعل القوالب تستمر 20،000 مرة أطول وخفض تكلفة كل وحدة بنسبة 35 ٪.
3. الاقتصاد الدائري والتصنيع الأخضر
من خلال تحسين الطوبولوجيا وخفض النفايات المادية ، يقلل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على بصمة الكربون لصنع قطع الغيار كثيرًا. على سبيل المثال ، صنعت تقنية البلاتين شريحة محرك لشركة طيران كانت أخف وزناً بنسبة 60 ٪ واستخدمت مواد خام أقل بنسبة 80 ٪ لأنها لتصميم شعرية. أدى استخدام أنظمة فحص المسحوق وتجديده أيضًا إلى معدل استرداد يزيد عن 95 ٪ للمسحوق المعدني ، مما يقلل من فقدان الموارد أثناء الإنتاج.
يستخدم Zhongke Quantum Laser تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لجعل لوحات النحاس البلورية الجديدة للصيانة. يمكن أن يجعلها الكسوة بالليزر وتثبيت الطبقة البالية على سطح لوحات النحاس المهملة من 1 إلى 7 مرات أطول. هذا يوفر شركات الصلب أكثر من 50 ٪ من خسائرها في وضع الاستعداد وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بأكثر من 1000 طن سنويًا.
3 ، الاتجاه المستقبلي: من الجمع بين التكنولوجيا إلى إعادة بناء البيئة
تنتقل الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد من كونها إنجازًا تكنولوجيًا واحدًا إلى استخدام سلسلة الصناعة بأكملها للتنبؤ بالفشل والتصنيع الذكي لقطع الغيار. في السنوات الخمس المقبلة ، ستعرض الصناعة الاتجاهات التالية:
مزيد من تكامل التكنولوجيا: ستجعل خوارزميات AI تخطيط مسار الطباعة بشكل أفضل ، مما يخلق "الاستشعار الذاتي ، وإصلاح الذات ، وتحسين الذات". سيتم استخدام التوائم الرقمية وتقنية blockchain لإنشاء نظام تتبع دورة الحياة بالكامل لقطع الغيار.
المزيد من الطرق لاستخدام التطبيق: يتجاوز تصنيع الفضاء والسيارات لتشمل صناعات مثل الطاقة والإلكترونيات والبناء. على سبيل المثال ، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تصنع أجزاء هيكلية معقدة يمكنها التعامل مع درجات الحرارة العالية والإشعاع في الموقع لصيانة المفاعل النووي. لبناء المحطات الأساسية 5G ، يمكن تخصيص الطباعة ثلاثية الأبعاد لجعل وحدات تبديد الحرارة بدقة عالية جدًا.
الابتكار في نماذج الأعمال: هناك الآن طرق جديدة بما في ذلك منصات تصنيع السحابة ، والفواتير على أساس حجم الطباعة ، وتأجير المعدات. على سبيل المثال ، بدأت شركة "Print 3D - كخدمة- خدمة-" (3DPAAs) ، والتي تربط موارد التصميم من جميع أنحاء العالم مع عقد التصنيع في مناطق معينة. يمكن للمستخدمين تحميل احتياجاتهم باستخدام التطبيق والحصول على كل المساعدة التي يحتاجونها ، من التصميم إلى التسليم.
النظام القياسي الكامل: قادت الصين الطريق في إنشاء العديد من المعايير في جميع أنحاء العالم لأشياء مثل اختبار مواد وأداء المعدات. وقد ساعد هذا القطاع على النمو بطريقة موحدة. على سبيل المثال ، يعد ارتفاع شهادات الصدمات في مجال التصنيع الإضافي في صناعة الطيران خطوة كبيرة إلى الأمام في التكنولوجيا التي ستعزز الإنتاجية في قلب الشركة.