1, Zusammenfassung der Ressourcen für den 3D-Metalldruck
Bei der Metall-3D-Drucktechnik werden üblicherweise Metallkomponenten in Form von Pulvern, Drähten oder Blechen verwendet. Mithilfe von Wärmequellen wie Lasern und Elektronenstrahlen werden diese Materialien Schicht für Schicht geschmolzen und verfestigt, wodurch die gewünschte dreidimensionale Struktur entsteht. Zu den in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig verwendeten metallischen 3D-Druckmaterialien gehören Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen, Edelstahl, Nickel- und Eisenbasis-Hochtemperaturlegierungen, Kupferlegierungen und feuerfeste Legierungen.
2, Ti-Legierungen
Zu den am häufigsten verwendeten Komponenten im Metall-3D-Druck in der Luft- und Raumfahrtbranche gehört die Titanlegierung. Seine hohe Festigkeit, geringe Dichte und hervorragende Korrosionsbeständigkeit sind bekannt. Titanlegierung ist ein perfektes Material für Leichtbaukonstruktionen, da ihre Dichte nur etwa halb so hoch ist wie die von Edelstahl. Gleichzeitig verfügen Titanlegierungen über hervorragende mechanische Eigenschaften und Ermüdungsbeständigkeit, was dazu beiträgt, eine konstante Leistung in anspruchsvollen Umgebungen aufrechtzuerhalten. Wichtige Teile in der Luft- und Raumfahrtindustrie, darunter Flugzeugtriebwerksblätter, Rahmen, Fahrwerke usw., werden am häufigsten aus Titanlegierungen hergestellt. Durch den Einsatz der 3D-Drucktechnologie können Titanlegierungskomponenten mit komplexem Design und herausragender Leistung hergestellt werden, wodurch die Zuverlässigkeit und Leistung von Flugzeugen verbessert wird.
3, eine Aluminiumlegierung
Aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit und guten Wärmeleitfähigkeit wird Aluminiumlegierung auch im Flugzeugbereich eher bevorzugt. Obwohl Aluminiumlegierungen eine weitaus geringere Dichte als Stahl haben, ähnelt ihre Festigkeit in gewisser Weise der einiger Stähle. Dies macht Aluminiumlegierungen zur perfekten Wahl für die Herstellung von Leichtbauteilen. Motorhalterungen, Kühler und andere Teile im Automobil- und Luft- und Raumfahrtsektor werden in großem Umfang mithilfe der 3D-Drucktechnologie aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Durch cleveres Design können Ingenieure leichte und dennoch robuste Komponenten schaffen und so den Kraftstoffverbrauch und die Produktleistung verbessern.
4, Edelstahl
Aufgrund seiner großen Korrosionsbeständigkeit, hohen Festigkeit und überlegenen Verarbeitungsleistung hat Edelstahl im Bereich des Metall-3D-Drucks eine Vorreiterrolle übernommen. Die chromreiche Oxidbeschichtung auf der Oberfläche von Edelstahl ist äußerst stabil in extrem korrosiven Umgebungen und kann der Korrosion vieler chemischer Medien erfolgreich widerstehen. Darüber hinaus tragen die günstigen Kosten und die gute Recyclingfähigkeit von Edelstahl dazu bei, die Herstellungskosten weiter zu senken. Edelstahl wird im Luft- und Raumfahrtsektor häufig zur Herstellung von Ventilen und Rohren verwendet, die hohe Drücke und korrosive Medien erfordern.
5, Legierung mit überlegener Temperatur
Insbesondere in Hochtemperatur- und Hochdrucksituationen finden Hochtemperaturlegierungen im Luft- und Raumfahrtsektor umfangreiche Anwendung. Hervorragende mechanische Eigenschaften und Oxidationsbeständigkeit von Hochtemperaturlegierungen auf Nickel- und Eisenbasis sind allgemein bekannt. Diese Legierungen werden häufig bei der Herstellung wichtiger Komponenten wie Flugmotoren, Gasturbinen und Turbinentriebwerken eingesetzt und können bei hohen Temperaturen eine gute Festigkeit und Stabilität bewahren. Mittels 3D-Drucktechnologie können Hochtemperaturlegierungsbauteile mit komplizierten Formen und hoher Hochtemperaturbeständigkeit hergestellt werden, um den Bedarf an Hochleistungswerkstoffen im Luft- und Raumfahrtbereich zu decken.
6, feuerfeste Legierung
Darüber hinaus haben feuerfeste Legierungen wie Niob, Tantal, Molybdän, Rhenium, Wolfram und deren Legierungen besondere Verwendungsmöglichkeiten im Luft- und Raumfahrtsektor. Diese Legierungen werden üblicherweise bei extrem hohen Temperaturen eingesetzt und weisen außergewöhnlich hohe Schmelzpunkte und hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Für Zwecke wie Strahlungskühlungsdüsen, Systeme zur Steuerung von Weltraumreaktionen und Vorderkanten von Überschallflügeln zeigen beispielsweise Legierungen auf Niobbasis eine gute Leistung. Mit der 3D-Drucktechnologie können kompliziert geformte und hochleistungsfähige Komponenten aus feuerfesten Legierungen hergestellt werden, um die Nachfrage der Luft- und Raumfahrtindustrie nach hochwertigen Materialien zu befriedigen.
7, Ideen und Schwierigkeiten bei der Materialauswahl
In der Flugzeugindustrie müssen Metallmaterialien für den 3D-Druck unter sorgfältiger Berücksichtigung mehrerer Elemente ausgewählt werden. Zunächst ist es wichtig, die jeweiligen Leistungskriterien und Anwendungssituationen für Druckteile zu definieren. Während Flugzeugkomponenten ein geringes Gewicht und eine hohe Festigkeit erfordern, gelten für mechanische Teile, die eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern, verschiedene Leistungskriterien für Materialien. Zweitens ist eine gründliche Untersuchung mehrerer Materialleistungskriterien, einschließlich Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Rissbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit, unerlässlich. Wählen Sie je nach den besonderen Anforderungen der Teile Materialien mit passender vorteilhafter Leistung.
Dennoch bereitet die Auswahl metallischer 3D-Druckmaterialien für Flugzeuganwendungen gewisse Schwierigkeiten. Erstens sind im Gegensatz zur herkömmlichen Verarbeitung nur wenige Materialien verfügbar und es mangelt an jahrzehntelangem Verarbeitungs- und Verwendungswissen. Zweitens erfordern Flugzeugkomponenten in der Regel eine strenge Materialauswahl, da sie in der Regel wichtige Eigenschaften wie geringes Gewicht, hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit erfordern. Darüber hinaus schränkt der hohe Aufwand der Metall-3D-Drucktechnologie die Auswahl und Anwendung der Materialien in mancher Hinsicht ein.
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