Kif tista 'l-istampar 3D tal-metall jottimizza l-istruttura ta' korpi għoljin ta 'valv ta' pressjoni?

1. Tkissir fil-limiti tal-manifattura tradizzjonali: tagħmel differenza enormi fin-numru ta 'gradi ġeometriċi ta' libertà
Il-forġa u l-magni huma l-metodi ewlenin użati biex isiru korpi tradizzjonali għoljin ta 'valv ta' pressjoni, iżda dawn il-metodi għandhom diversi limitazzjonijiet, bħal kemm hu faċli li tasal għall-għodda u kemm malajr jistgħu jneħħu l-materjal. Meta tfassal kanali tal-fluss ikkumplikati, ħafna drabi jkollok tagħmel il-kummerċ - offs. Pereżempju, is-salib - passaġġ imtaqqab fil-korpi tal-valv idrawliku jeħtieġ li jkun bil-makna, iżda l-lemin - l-angolu ta 'l-angolu jistgħu jagħmlu l-fluwidu turbulenti u jagħmlu t-telf tal-pressjoni agħar.Stampar 3D tal-metall, min-naħa l-oħra, tista 'tagħmel kwalunkwe forma kkumplikata direttament billi żżid saffi.
F'ħafna każijiet:
Korp tal-valv ta 'l-ossidizzatur SpaceX: Dan il-korp tal-valv huwa parti importanti mis-sistemi tal-enerġija tar-rokits. Jeħtieġ li jkun kapaċi jimmaniġġa temperaturi għoljin u pressjonijiet għoljin. It-tim tad-disinn uża teknoloġija SLM (selettiva bil-lejżer) biex tgħaqqad l-assemblaġġ tal-komponenti multi-- tal-kanal tal-fluss f'biċċa waħda. Dan għamel il-ħxuna tal-ħajt tal-kanal tal-fluss tmur minn 8mm sa 5mm. Fl-istess ħin, l-ottimizzazzjoni tat-topoloġija ġiet użata biex tnaqqas il-materjal fit-tagħbija mhux -} - żona tal-ġarr. Dan għamel il-korp tal-valv 40% eħfef u 15MPa aktar b'saħħtu fil-kompressjoni.
Il-kumpanija Taljana AIDRO iddisinjat mill-ġdid il-blokka tal-valv idrawliku bl-użu tat-teknoloġija tal-istampar 3D. Huma ssostitwixxew is-salib tradizzjonali - kanal tal-fluss tat-tħaffir b'kanal ta 'fluss mgħawweġ ta' transizzjoni bla xkiel, li jbaxxi t-telf tal-pressjoni tal-fluwidu b'25%, inaqqas il-volum tal-blokka tal-valv bi 30%, u jikseb assorbiment ta 'xokk u tnaqqis tal-ħoss permezz ta' struttura interna tal-kannizzata.
Punti tekniċi ewlenin:
Id-disinn ta 'struttura li tista' tappoġġja lilha nnifisha: tfassil ta 'awto - angolu ta' sostenn ta '45 grad sa 55 grad jagħmilha inqas probabbli li l-istruttura ta' sostenn tidħol fit-triq tal-kanal tal-fluss. Pereżempju, il-korp tal-valv tal-liga tat-titanju għandu kanal tal-fluss li huwa inklinat f'45 grad sabiex ir-residwu ta 'appoġġ ma jinbenax meta jkun installat orizzontalment.
L-ottimizzazzjoni tal-kanali tal-assi multi -: bl-użu ta 'simulazzjoni CFD (Dynamics tal-Fluwidu Komputazzjonali) biex issib l-aħjar raġġ kurvatura għall-kanal sabiex il-fluwidu jibqa' jiċċirkola bla xkiel madwar il-kantunieri. Permezz tar-riċerka CFD, il-kumpanija Ġermaniża Samson tejbet ir-raġġ kurvatura tal-kanal tal-fluss tal-valv minn 3mm għal 6mm, li naqqas it-telf tal-pressjoni bi 18%.
Disinn li jaħdem flimkien: Tgħaqqad korpi tipiċi tal-valv li għandhom bżonn jinġabru minn diversi partijiet fi struttura ta 'biċċa waħda, li tnaqqas fuq in-numru ta' uċuħ li jissiġillaw . 3 D Stampar jgħaqqad 10 partijiet li jiffunzjonaw fil-korp tal-valv idrawliku Airbus A380 Spoiler, li jbaxxi ċ-ċans ta 'tnixxijiet b'60%.
2.
Il-korp tal-valv tal-pressjoni għoli - jeħtieġ li jkun ħafif iżda b'saħħtu biżżejjed biex jirreżisti l-pressjoni sabiex is-sistema ma tużax daqshekk enerġija. Id-disinn tradizzjonali juża formuli empiriċi biex jiżgura li l-partijiet kollha huma ugwalment b'saħħithom. L-algoritmi tal-istampar 3D tal-metall u l-ottimizzazzjoni tat-topoloġija, min-naħa l-oħra, jistgħu jimmaniġġjaw id-distribuzzjoni tal-materjali b'mod preċiż.
F'ħafna każijiet:
Liebherr Aviation Hydraulic Valve Body: Liebherr għamel korp tal-valv idrawliku tal-liga tat-titanju għall-Airbus A380. Billi jużaw l-ottimizzazzjoni tat-topoloġija, huma ħelsu minn 35% tat-tagħbija mhux - - materjali li jġorru, li għamlu l-valv tal-ġisem eħfef (minn 2.8 kg sa 1.8 kg) u aktar b'saħħtu (minn 25 MPa sa 25 MPa). Il-korp tal-valv huwa magħmul bit-teknoloġija SLM, li tagħtiha ħxuna tas-saff ta '30 μM u ħruxija tal-wiċċ ta 'RA inqas minn jew daqs 6.3 μM. Dan jissodisfa l-istandards ta 'preċiżjoni għall-grad ta' l-avjazzjoni.
Il-korp tal-valv tal-enerġija nukleari CGN huwa magħmul minn 316L l-istainless steel u għandu disinn ta 'struttura ta' kannizzata ta 'densità varjabbli. Dan jagħmilha 28% eħfef filwaqt li xorta tkun tista 'tiflaħ għal 15MPa ta' pressjoni. Il-ħruxija tal-wiċċ tal-kanal tal-fluss intern hija wkoll aħjar minn dik tal-proċessi tradizzjonali tal-magni.
Punti tekniċi importanti:
Multi - Ottimizzazzjoni tat-Topoloġija Objettiva: L-algoritmu ġenetiku jew l-algoritmu ta 'ttremprar simulat isib l-aħjar distribuzzjoni materjali billi juża l-ħajja, l-ebusija, u l-ħajja tal-għeja bħala limiti. Pereżempju, il-Platinum BLT - S400 jista 'jsib 20,000 nodi ottimizzati għal kull saff u jagħmel forom tal-ġisem tal-valv li jissodisfaw l-ispeċifikazzjonijiet ASME BPVC.
Applikazzjoni tal-Materjal Gradjent: Tista 'tbiddel il-qawwa tal-lejżer jew il-veloċità tal-iskannjar biex tbiddel il-mod kif jaħdem il-materjal f'diversi partijiet tal-istess komponent. Pereżempju, l-iskannjar tal-qawwa - huwa użat fuq l-erja tal-wiċċ tas-siġillar tal-korp tal-valv biex tagħmilha aktar diffiċli, filwaqt li l-iskannjar tal-qawwa - huwa użat fuq il-porzjon li ma jġibx piż biex itaffi l-istress residwu.
Kontroll tal-istress termiku: korpi għoljin ta 'valv ta' pressjoni - jistgħu jibdlu l-għamla matul il-proċess tal-manifattura minħabba stress termiku, għalhekk l-ottimizzazzjoni tal-proċess hija meħtieġa biex tnaqqas il-fallimenti. L-EOS M 400-4 juża teknoloġija dinamika tal-kontroll tal-enerġija bil-lejżer, li tnaqqas id-daqs taż-żona affettwata tas-sħana (HAZ) tal-korp tal-valv tal-liga tat-titanju minn 0.5mm sa 0.2mm u tbaxxi l-istress residwu b'40%.
3. Leap tal-prestazzjoni tal-kanal: il-bidla minn "kanal" għal "sistema ta 'kontroll tal-fluwidu"
Huwa diffiċli li tikseb kontroll preċiż fuq il-prestazzjoni tad-dinamika tal-fluwidu bid-disinn tal-kanal tal-fluss tal-ġisem tal-valv tradizzjonali peress li tuża formuli empiriċi. Disinni innovattivi bħal mikrokanali u kanali tal-fluss bijometiċi jduru l-korp tal-valv minn "kanal passiv" għal "sistema ta 'kontroll tal-fluwidu attiv."
F'ħafna każijiet:
Il-valv tas-servo tal-qawwa tal-fluwidu domin huwa valv servo 3D- stampat li ġie ddisinjat mill-ġdid mill-kumpanija tar-Renju Unit Domin Corporation. Id-disinn tal-kanal tal-fluss tal-ġilda tal-kelb il-baħar bijometiku jagħmel il-fluwidu jifforma ħajt stabbli - fluss imwaħħal ġewwa l-korp tal-valv. Dan inaqqas il-ħoss turbulenti bi 12dB u telf ta 'pressjoni minn 0.8MPa għal 0.5MPa.
Valv idrawliku ta 'Renishaw Sailboat: Renishaw għamlet valv idrawliku għall-land Rover Bar Sailboat li juża l-istampar 3D biex jagħmel kanal tal-fluss lixx u tond. Dan jagħmel it-trasmissjoni ta 'fluwidi 15% aktar effiċjenti u jgħin lill-bayboat imur 0.3 għoqod aktar malajr fil-Copa America.
Punti tekniċi importanti:
Nagħmlu Microchannels: Microchannels b'dijametru ta 'inqas minn 0.5mm jistgħu jsiru bl-iskannjar tal-lejżer ta' preċiżjoni għolja-, bħall-20000mm / s veloċità ta 'skanjar tat-tagħmir ta' Huashu High Tech FS121M-8. Pereżempju, korp tal-valv mediku għandu 3D stampat mikrokanali ta '0.3mm li jagħmlu d-distribuzzjoni tad-droga aktar preċiża bi ± 2%.
Disinn tal-kanal tal-fluss bijometiku: Uża strutturi li jidhru fin-natura li jgħinu l-fluwidi jiċċirkolaw aħjar, tali vini tal-weraq u fergħat tal-vini tad-demm, biex jagħmlu kanali tal-fluss b'reżistenza baxxa. L-Università ta 'Pennsylvania pproduċiet il-valv idrawliku tal-liga Inconel 718, li juża d-disinn tal-kanal tal-fluss tal-frattal bijometiku biex jonqos bi pressjoni baxxa bi 30%.
Multi - Ottimizzazzjoni tal-Igganċjar tal-Fiżika: Dan huwa l-proċess tal-użu tad-dinamika tal-fluwidu, it-termodinamiċità, u l-mekkanika strutturali flimkien biex tanalizza kif oqsma differenti jinteraġixxu ma 'xulxin sabiex jiksbu l-aħjar prestazzjoni mill-kanal tal-fluss u l-kostruzzjoni tal-korp tal-valv. Pereżempju, Samson juża l-pjattaforma Workbench ANSYS biex jottimizza d-distribuzzjoni tal-pressjoni fil-kanal tal-fluss u l-istress termiku fil-korp tal-valv fl-istess ħin.
4. Innovazzjoni materjali: L-għażla tal-aħjar materjal minflok l-iktar disponibbli
Meta tagħmel korpi għoljin ta 'valv ta' pressjoni -, għandek bżonn taħseb dwar ħafna affarijiet, bħal kemm huma b'saħħithom, kemm huma jirreżistu l-korrużjoni, u kemm huma jżommu tajjeb għal temperaturi għoljin. It-teknoloġija tal-ipproċessar tillimita l-varjetà ta 'materjali tradizzjonali, iżda l-istampar 3D tal-metall jista' jivverifika u juża materjali ġodda.
F'każ tipiku:
Nickel - ibbażat għoli - Korp tal-valv tal-liga tat-temperatura: L-avjazzjoni GE tagħmel il-korpi tal-valv tal-liga Inconel 718 bl-użu tat-teknoloġija tal-kunċett Laser M2. Billi taġġusta d-densità tal-enerġija bil-lejżer (80-120J / mm³), id-densità tal-materjal tersaq lejn 99.9% u tibqa 'b'saħħa ta' rendiment ta '1200MPa anke f'temperatura għolja ta' 650 grad, li huwa dak li l-magni tal-avjazzjoni għandhom bżonn.
Il-liga tal-aluminju tat-titanju (Tial) il-korp tal-valv idrawliku li Platinum Lite u ċertu produttur tal-karozzi ħadmu flimkien jikkontrolla l-fażijiet u l-fażijiet preċiżament permezz tal-istampar 3D. Dan inaqqas id-densità tal-korp tal-valv minn 4.5g / cm³ sa 3.8g / cm³ waqt li żżomm is-saħħa tagħha f'450MPa. Dan jgħin biex isiru vetturi ta 'enerġija ġodda eħfef.
Punti tekniċi ewlenin:
Nagħmlu Materjali Ġodda: Nagħmlu Materjali tal-Liga tal-Prestazzjoni Għolja {}}} billi tbiddel il-kompożizzjoni tat-trab (per eżempju, billi żżid SC, ZR, u elementi oħra). Pereżempju, ċerta kumpanija għamlet stampar 3D - liga tat-titanju speċifika (Ti-6AL-4V-0.1B) li ddum 20% itwal minn materjali regolari meta jkunu għajjenin.
Teknoloġija għall-istampar b'aktar minn materjal wieħed: L-użu ta 'aktar minn ras tal-lejżer jew żennuna jista' jagħmel transizzjonijiet ta 'gradjent bejn materjali differenti. Pereżempju, l-istampar ta 'liga b'saħħitha (bħal Stellite 6) fuq il-wiċċ tas-siġillar tal-korp tal-valv u liga tal-aluminju ħafif fuq il-ġisem ewlieni jolqot kompromess tajjeb bejn il-prestazzjoni u l-ispiża.
Bini ta 'database ta' materjal: Twaqqaf database ta 'stampar 3D - prestazzjoni ta' materjal speċifiku biex tgħin bid-disinn. Id-database tal-Materjali EOS, pereżempju, għandha informazzjoni dwar il-proċess tal-istampar 3D u l-prestazzjoni għal aktar minn 200 tip ta 'materjali tal-metall.