ما هو مبدأ العمل للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في المعدات الصناعية؟

قلب التكنولوجيا: تحول في التصنيع من التصنيع الإضافي إلى الإضافة
الجزء الأكثر أهمية منالطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاديضع المكونات المعدنية بالطريقة الصحيحة تمامًا ، والتي يتم تنفيذها مباشرة بواسطة النماذج الرقمية. هذا يغير تمامًا دورة التصنيع "المعالجة الفارغة" النموذجية. تحتوي معدات Platinum BLT - S1500 على نظام مسح متزامن 10 ليزر يتيح له الطباعة بأعلى دقة قدرها 0.06 مم لكل طبقة في غرفة تشكيل بعرض 1.5 متر. هناك أربع خطوات رئيسية في سير العمل:
النمذجة والتقطيع في النموذج الرقمي: استخدم برنامج CAD لصنع نماذج ثلاثية الأبعاد ، ثم استخدم برامج تقطيع مثل Magics لتحويلها إلى ملفات STL التي يمكن قراءتها. اضبط سمك الطبقة على 0.02-0.1 مم يعتمد على صفات المادة.
المعالجة المسبقة للمسحوق: تنتشر معدات انتشار المسحوق بالتساوي مسحوق سبيكة التيتانيوم الكروية على طاولة العمل في بيئة غاز خاملة. يتم التحكم في سماكة الطبقة في حدود ± 5 μ م.
ذوبان انتقائي مع شعاع الطاقة العالي -: يتحرك جهاز الجلفانومتر الليزري بسرعة 20 مترًا/ثانية على قسم الطبقة الحالية - ، يذوب المسحوق في مجموعة من المعدن السائل. الحمل الحراري مارانجوني يساعد المعدن في الحصول على كثافة وتوطيد.
طبقة من تكديس الطبقة: يتم تخفيض طاولة العمل بسماكة طبقة واحدة ، ويتم تكرار دورة المسحوق المودعة ، الذوبان ، والتصلب حتى يتم صنع جسم معدني بكثافة تقرب 100 ٪.
أثارت هذه الطريقة الجديدة لصنع الأشياء معدل استخدام المواد من 10 ٪ إلى 20 ٪ في الأساليب القديمة إلى أكثر من 90 ٪. على سبيل المثال ، فإن النسخة المطبوعة ثلاثية الأبعاد من مقعد GE's Wind Power الرئيسي هي أخف بنسبة 40 ٪ من الأجزاء المزورة وتقطع وقت التطوير من 18 شهرًا إلى 3 أشهر. تختلف الإجراءات الأولية الخمسة عن بعضها البعض من حيث التكنولوجيا.
هناك نوعان أساسيان من تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية المستخدمة في الصناعة في الوقت الحالي: ذوبان سرير المسحوق وترسب طاقة الاتجاه. هناك فروق كبيرة بينهما من حيث ميزاتهم التكنولوجية والمواقف التي يمكن استخدامها:
1. طريقة ذوبان أسرة مسحوق
ذوبان الليزر الانتقائي (SLM): يمكن أن يقطع سبائك التيتانيوم ، وسبائك النيكل - ، و 17-4ph من الفولاذ المقاوم للصدأ مع الليزر الألياف التي تستخدم 1000 إلى 2000 واط من القوة والمرايا التركيز الديناميكية لصنع بقعة بعرض 0.05 ملم. جعلت تكنولوجيا التعاون بالليزر المزدوج للتكنولوجيا البلاتينية طباعة أسرع بنسبة 200 ٪ وخفضت تكلفة صنع فوهات وقود محرك الطيران بنسبة 65 ٪ لكل مكون.
إن ذوبان الإلكترون الانتقائي (EBSM) هو طريقة تستخدم شعاع إلكترون 30 كيلو واط للعمل في فراغ ومسح ضوئي بسرعة 8 أمتار/ثانية. من الأفضل للعمل مع المعادن مع نقاط ذوبان عالية ، مثل هذا التانتالوم والتنغستن. توظف Siemens Energy هذه التكنولوجيا لصنع صفائح أنبوب مولد البخار النووي. يقطع عدد اللحامات من 127 إلى 3 ويقلل من خطر التسريبات بنسبة 90 ٪.
طريقة ترسيب الطاقة الموجه ليزر بالقرب من تشكيل Nett (العدسة): يرسل نظام تغذية المسحوق المحوري مسحوق معدني بقطر 45-106 ميكرون في منطقة تركيز الليزر لصنع مواد التدرج. باستخدام هذه التكنولوجيا ، قام Honeywell بعمل قرص توربيني ثنائي المعادن Ti6al4v/Inconel 718 أكثر مقاومة ثلاث مرات للإرهاق الحراري.
ARC Additive Manufacturing (WAAM): تستخدم هذه الطريقة قوس لحام MIG/TIG كمصدر للحرارة ويمكنه إيداع ما يصل إلى 8 كجم/ساعة ، مما يجعلها جيدة لصنع أجزاء هيكلية ضخمة. خفضت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لأعمدة الدفع البحرية التي تصنعها CSIC 725 تكاليف المواد بنسبة 40 ٪ وزيادة الإنتاج بنسبة 70 ٪.
خطوات كبيرة إلى الأمام في علوم المواد
يتغير نظام المواد للطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية من السبائك القياسية إلى الأذواق الوظيفية والذكية:
تطوير سبائك الأداء العالية -: جعلت مجموعة Shagang Group GTD222 Nickel - سبيكة عالية - استجابة للطلب في صناعة الطيران. لديها قوة شد تبلغ 1200 ميجا باسكال في 650 درجة ، وهو أعلى بنسبة 25 ٪ من مادة GH4169 النموذجية.
Multi - تقنية المواد المركبة: عن طريق تغيير حجم جزيئات المسحوق (على سبيل المثال ، مسحوق قاعدة 45 ميكرون ومسحوق مكرر 15 ميكرون) ، يمكن تقليل حجم حبة سبيكة التيتانيوم من 50 ميكرون إلى 10 ميكرون ، مما يمنحه عمرًا يعب لأكثر من 10 درجات.
باستخدام المواد الذكية: لجعل صمام تكيفي يمكنه تغيير فتحته تلقائيًا بين 40 و 80 درجة ، يتم زرع جزيئات سبيكة الذاكرة في الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. يتم الحفاظ على عدم الدقة إلى ± 0.5 درجة.
الاختراق العميق في استخدام الصف الصناعي -
لقد استفادت ثلاث من المناطق الصناعية النهائية - الكثير من استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية:
Aerospace: تحتوي طائرة Airbus A350XWB على أقواس سبائك التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد التي تجعل الهيكل أخف بنسبة 30 ٪ وكفاءة استهلاك الوقود أفضل بنسبة 2 ٪. استخدم مشروع محرك Rolls Royce Ultrafan Technology 3D لخفض عدد شفرات الضاغط من 36 إلى 18. هذا جعل الدفع - إلى - نسبة الوزن أعلى بنسبة 15 ٪.
أدوات الطاقة: تستخدم الطاقة النووية في الجيل الرابع عالية - مولد بخار مفاعل تبريد غاز درجة الحرارة المصنوعة من قبل شركة استثمار الطاقة من النيكل المطبوع ثلاثي الأبعاد -. هذا يجعل كفاءة انتقال الحرارة 92 ٪ ، وهو 8 نقاط مئوية أعلى من التصميمات التقليدية.
استخدمت BMW Group صواني بطارية سبائك الألومنيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد في طراز IX3 الكهربائي. هذا جعل السيارة 12 كيلوغرام أخف وزاد نطاقها NEDC بمقدار 15 كم.