Was ist das Arbeitsprinzip des Metall -3D -Drucks in Industrieausrüstung?

Das Herz der Technologie: Eine Verschiebung der Herstellung von subtraktiv auf additive Fertigung
Der wichtigste Teil vonMetall 3D -DruckLegt Metallzutaten genau die richtige Weise ab, was direkt von digitalen Modellen durchgeführt wird. Dies ändert den typischen Zyklus der "leeren Verarbeitungsmontage" des Herstellungszyklus vollständig. Das Platinum BLT - S1500-Geräte verfügt über ein 10-Laser-Synchron-Scan-System, mit dem es mit der höchsten Genauigkeit von 0,06 mm pro Schicht in einer 1,5 Meter breiten Kammer gedruckt werden kann. Es gibt vier Hauptschritte in seinem Workflow:
Modellierung und Schneiden in digitaler Form: Verwenden Sie CAD -Software, um 3D -Modelle zu erstellen, und verwenden Sie dann Slicing -Software wie Magics, um sie in STL -Dateien zu verwandeln, die gelesen werden können. Stellen Sie die Schichtdicke auf 0,02–0,1 mm ab, abhängig von den Eigenschaften des Materials.
Pulverbett Vorbehandlung: Die Pulverausbreitungsanlagen verteilen die kugelförmige Titanlegierungspulver auf der Werkbank in einem Vakuum- oder Inertgasumfeld. Die Schichtdicke wird innerhalb von ± 5 μm gesteuert.
Selektives Schmelzen mit einem hohen - Energiebrahl: Das Laser -Galvanometer -Gerät bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s über der aktuellen Schichtkreuzung - und schmilzt das Pulver in einen Flüssigmetallbecken. Die Marangoni -Konvektion hilft dem Metall, dichter zu werden und zu festigen.
Schicht für Schichtstapelform: Die Workbench wird durch die Dicke einer Schicht abgesenkt, und der Zyklus des Ablagerungspulvers, Schmelzens und Verfestigung wird wiederholt, bis ein Metallobjekt mit einer Dichte von fast 100% vorgenommen wird.
Diese neue Art, Dinge zu machen, hat die Materialnutzungsrate von 10%bis 20%bei alten Methoden auf über 90%erhöht. Zum Beispiel ist die 3D -gedruckte Version des GE -Hauptlagersitzes von GE 40% heller als geschmiedete Teile und verkürzt die Entwicklungszeit von 18 Monaten bis 3 Monaten. Die fünf primären Verfahren unterscheiden sich in Bezug auf die Technologie voneinander.
Derzeit werden in der Industrie zwei primäre Arten von Metall -3D -Drucktechnologie verwendet: Schmelzung und Richtungssenergieabscheidung. Es gibt große Unterscheidungen zwischen ihnen in Bezug auf ihre technologischen Merkmale und die Situationen, in denen sie verwendet werden könnten:
1. Die Methode zum Schmelzpulverbetten
Selektives Laserschmelzen (SLM): Es kann Titanlegierungen, Nickel - -basierte Legierungen und 17-4PH Edelstahl mit Faserlasern, die 1000 bis 2000 W Strom und dynamische Fokussierspiegel verwenden, eine Stelle von 0,05 mm breit sind. Die Dual Laser Collaboration Technology von Platinum Technology hat das Drucken von 200% schneller und die Kosten für die Herstellung von Kraftstoffdüsen mit Luftfahrtmotor für jede Komponente um 65% gestellt.
Elektronenstrahl Selektives Schmelzen (EBSM) ist eine Methode, bei der ein 30 -kW -Elektronenstrahl in einem Vakuum und Scan mit einer Geschwindigkeit von 8 m/s verwendet wird. Es ist am besten, mit Metallen mit hohen Schmelzpunkten wie Tantal und Wolfram zu arbeiten. Siemens Energy setzt diese Technologie ein, um Nukleardampfgenerator -Rohrblätter herzustellen. Es senkt die Anzahl der Schweißnähte von 127 auf 3 und senkt die Gefahr von Lecks um 90%.
LEICTE ENERGIE -Abscheidungsmethode Laser in der Nähe der Nettoformierung (Objektiv): Ein Koaxialpulver -Fütterungssystem sendet Metallpulver mit einem Durchmesser von 45–106 μm in den Laserfokuszonenbereich, um Gradientenmaterialien herzustellen. Mit dieser Technologie hat Honeywell eine TI6AL4V/Inconel 718 Bimetallic Turbine Disc gemacht, die dreimal widerstandsfähiger gegen thermische Müdigkeit ist.
ARC Additive Manufacturing (WAAM): Diese Methode verwendet einen MIG/TIG -Schweißbogen als Wärmequelle und kann bis zu 8 kg/h ablegen, wodurch es gut ist, massive Strukturteile herzustellen. Die 3D -Drucktechnologie für marine Antriebswellen von CSIC 725 hat die Materialkosten um 40% gesenkt und die Produktion um 70% gesenkt.
Große Schritte in der Materialwissenschaft nach vorne
Das Materialsystem für Metall 3D -Druck ändert sich von Standardlegierungen zu funktionellen und intelligenten:
Entwicklung von hohen - Leistungslegierungen: Shagang -Gruppe hat den GTD222 -Nickel - -basiertes High - Temperaturlegierung als Antwort auf die Nachfrage in der Luftfahrtbranche gemacht. Es hat eine Zugfestigkeit von 1200 MPa bei 650 Grad, was 25% höher ist als das typische GH4169 -Material.
Multi - Materialverbundtechnologie: Durch Ändern der Größe der Pulverpartikel (z. B. 45 μm Basenpulver und 15 μm raffiniertes Pulver) kann die Korngröße der Titanlegierung von 50 μm auf 10 μm reduziert werden, was eine Ermüdungslebensdauer von mehr als 10 ⁷ Zyklen ergibt.
Verwenden intelligenter Materialien: Um ein adaptives Ventil zu erstellen, das seine Öffnung zwischen 40 und 80 Grad automatisch verändern kann, werden Form der Formgedächtnislegierung in 316L Edelstahl implantiert. Die Ungenauigkeit wird auf ± 0,5 Grad gehalten.
Tiefe Durchdringung in Industrie - Nutzung verwendet
Drei hohe - Endindustriebereiche haben eine Menge Metall -3D -Drucktechnologie verwendet:
Luft- und Raumfahrt: Die Airbus A350XWB -Ebene verfügt über 3D -gedruckte Titanlegierungshalterungen, die die Struktur 30% leichter und die Kraftstoffeffizienz um 2% verbessern. Das Ultrafan Engine -Projekt von Rolls Royce verwendete die 3D -Drucktechnologie, um die Anzahl der Kompressorblätter von 36 auf 18 zu senken. Dadurch wurde der Schub - zu - Gewichtsverhältnis 15% höher.
Energiewerkzeuge: Die Kernkraft der vierten Generation hoch - Temperaturgasgekühlte Reaktor -Dampfgenerator von State Power Investment Corporation verwendet 3D -gedruckte Nickel - basierende Legierungs -Wärmeübertragungsschläuche. Dies macht die Wärmeübertragungseffizienz von 92%, was um 8 Prozentpunkte höher ist als herkömmliche Konstruktionen.
Die BMW Group hat 3D -gedruckte Aluminium -Legierungsbatterieschalen im IX3 -Elektrofahrzeugmodell verwendet. Dies machte das Auto 12 kg leichter und erhöhte seinen NEDC -Bereich um 15 km.