Kif twettaq l-istampar 3D tal-metall fil-komponenti tal-manifattura taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għoljin -?

一, bidla kbira fil-kwalitajiet tal-materjali: minn "impossibbli" għal "super prestazzjoni"
1. Kontroll preċiż ħafna tal-mikrostruttura
Ir-rata ta 'tkessiħ veloċi ta'Stampar 3D tal-metall(sa 10 ³ - 10 ⁷ grad / i) biddel kompletament il-mod kif intuża l-ikkastjar, li kien permezz ta 'żvilupp dendritiku. Nickel - ibbażat fuq il-ligi tat-temperatura għolja - huma eżempju tajjeb. Il-metodi tradizzjonali għandhom bżonn ħafna ġimgħat ta 'trattament tas-sħana ta' omoġenizzazzjoni kimika minħabba segregazzjoni dendritika. Madankollu, l-istampar 3D joħloq direttament strutturi żgħar tal-qamħ ċellulari, li jfisser li l-fażi ta 'omoġenizzazzjoni mhix meħtieġa. It-trattament direzzjonali tas-sħana jista 'wkoll jikkontrolla b'mod preċiż id-daqs tal-preċipitazzjoni tal-fażi' l isfel sal-livell tan-nanoskala. In-NASA evalwa n-nikil stampat 3D - xfafar tat-turbina tal-liga bbażati u sabu li żammew 98% tal-qawwa oriġinali tagħhom f'temperatura għolja ta '1600 grad. Dan huwa 15% aktar b'saħħtu mill-forġa tradizzjonali.
2. Kompost bi gradjent ta 'materjali differenti
L-istampar 3D jista 'jibdel il-kompożizzjoni tal-materjali b'mod gradjent biex jissodisfa l-bżonnijiet ta' prestazzjoni ta 'partijiet differenti ta' komponenti ta 'temperatura għoljin -. Tim ħoloq kobalt - ibbażat / nikil - diska ta 'turbina komposta bbażata li hija kemm creep -} reżistenti u għandha ħajja ta' għeja twila bi 1200 grad. Huma għamlu dan billi użaw it-teknoloġija tat-taħlit tat-trab onlajn biex jagħmlu l-erja tal-qalba tad-diska - Qawwa tal-Kobalt - liga bbażata u t-tarf tad-diska A high - temperatura -} reżistenti Nickel - liga bbażata. Il-karatteristika "Materjal Wieħed għal Użi multipli" tnaqqas l-ispiża ta 'biċċa waħda b'40% u l-ħin li tieħu biex tistudja u tipproduċiha b'60%.
3. Nagħmlu Sistemi ta 'Alloy Ġodda
L-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi tal-Istitut tat-Tim tal-Metalli użaw il-Laser Powder Bed Fusion (LPBF) biex tagħmel l-AL - fe -} v {- Si - liga tal-aluminju SC SC. Għad għandha saħħa tat-tensjoni ta '450MPa f'400 grad, li timla d-distakk fil-prestazzjoni ta' ligi tradizzjonali tal-aluminju fil-firxa tat-temperatura ta '200-450 grad. L-avvanz ewlieni huwa:
Struttura kompost amorfa / kristallina: iċ-ċentru tal-pixxina tat-tidwib ikessaħ malajr, u jifforma netwerk amorfu li jagħmilha diffiċli għad-diżlokazzjonijiet biex jivvjaġġaw.
Multi - Tisħiħ tal-Fażi tal-Preċipitazzjoni fuq skala: Al ₈ Fe ₂ Si, Al ₁ V, u fażijiet nano oħra jaħdmu flimkien fl-interface AL ∝ SC biex iwaqqfu l-iżvantaġġ f'temperaturi għoljin.
Element Scandium Kontroll tal-konfini tal-qamħ: L-element SC jirfina l-ħbub u jżomm il-konfini tal-qamħ f'posthom, u jagħmilhom 70% inqas probabbli li jinqasmu meta jissaħħan.
2, ideat ġodda fil-proċess tal-manifattura: sejrin minn "tbatti" għal "addittiv"
1. Iffurmar ta 'strutturi kkumplikati f'biċċa waħda
Fil-passat, li tagħmel il-komponenti tat-temperatura għolja - meħtieġa għexieren ta 'passi biex tgħaqqad partijiet differenti. Madankollu, bl-istampar 3D, tista 'tagħmel karatteristiċi kkumplikati bħal strutturi bijomimetiċi tax-xehda u kanali ta' tkessiħ konformali. Ċerta kumpanija aerospazjali tagħmel xfafar tat-turbini li huma konnessi ma 'struttura ta' tkessiħ bijometiku tax-xehda. Dan jagħmel it-tkessiħ 40% aktar effettiv u jirdoppja l-ħajja tax-xfafar. L-inforra tal-kamra tal-kombustjoni tal-magna tal-inġenju tal-ajru hija stampata b'kanali ta 'tkessiħ tas-saff doppju - bl-użu tat-teknoloġija tat-tidwib tar-raġġ tal-elettroni (EBM). Wara li tkun ġiet ittrattata bi tagħfas isostatiku sħun, il-prestazzjoni għolja tat-temperatura - hija tajba daqs dik tal-forġa u tgħaddi t-test tal-bank ta '3000 siegħa.
2. Integrazzjoni ħafifa u funzjonali
L-istampar 3D jista 'jagħmel partijiet għoljin - Partijiet tat-temperatura 30% sa 70% eħfef permezz tad-disinn tal-ottimizzazzjoni tat-topoloġija. Il-karozza tat-tiġrijiet Porsche 911 GT2 RS għandha pistuni tal-liga tat-titanju stampati 3D li bnew - fil-kanali tat-tkessiħ. Dawn il-kanali jtejbu l-produzzjoni tal-magna bi 30 horsepower u aqta 'l-piż bi 15%. Aktar importanti minn hekk, it-teknoloġija tal-istampar tal-materjal multi - iħallik tpoġġi partijiet elettroniċi bħal sensuri u attwaturi dritt fuq substrati tal-metall, li huwa kif jinkiseb "intelliġenza tal-funzjoni tal-istruttura".
3. Rivoluzzjoni fil-manutenzjoni u l-fabbrikazzjoni mill-ġdid
Teknoloġija ta 'Depożizzjoni ta' Enerġija Diretta 3D Stampata (DED) tista 'tiffissa partijiet ta' temperatura għolja - bi ħsara lokalizzata b'mod preċiż ħafna. It-teknika tal-kisi tal-lejżer tintuża minn ċertu impjant tal-enerġija biex tiffissa xfafar tat-turbini tal-gass . 3 d L-iskannjar tas-sezzjonijiet miksura jagħmel it-triq tat-tiswija, u mbagħad l-istess trab huwa saff imdewweb b'saff. Wara li ġie ffissat, is-saħħa tal-għeja tal-partijiet tmur lura għal 95% ta 'dik ta' partijiet ġodda, li tiffranka 700,000 wan kull tiswija.
3, użi u problemi fl-industrija: il-qabża mil-laboratorju għall-industrija
1. L-industrija tal-inġenji tal-ajru hija l-kamp tal-battalja ewlieni
Magna tal-Ajruplani: Iż-żennuna tal-fjuwil tal-magna LEAP mill-avjazzjoni GE tgħaqqad 20 parti f'waħda bl-użu ta 'stampar 3D, u tagħmilha 200 grad aktar reżistenti għas-sħana u ħames darbiet itwal - li jdumu;
Magna tar-Rocket: NASA ttestjat kamra tal-ġibda magħmula minn 3D - liga tal-aluminju stampata li tuża mekkaniżmu ta 'tkessiħ riġenerattiv biex iżżomm it-temperatura tal-ħajt ta' ġewwa taħt il-punt tat-tidwib. Dan żied id-densità tal-ġibda bi 30%.
Ajruplani ipersoniċi: Tim għamel parti sħuna tat-tungstenu Rhenium li tista 'tieħu ħsieb temperatura għolja f'daqqa ta' 3000 grad. Dan huwa appoġġ materjali importanti għal armi ipersoniċi.
2. Żviluppi ġodda fl-oqsma tal-enerġija u l-industrija
Turbina tal-gass: Siemens Energy's 3D - Kamra tal-kombustjoni tat-turbina tal-gass stampata ttejjeb l-effiċjenza tal-kombustjoni bi 2% u tnaqqas l-emissjonijiet ta 'ossidu tan-nitroġenu bi 15% billi tuża disinn tal-kanal tal-fluss bijometiku.
It-tubu tal-kisi tal-liga taż-żirkonju stampat taż-żirkonju għall-enerġija nukleari huwa tliet darbiet aktar reżistenti għall-korrużjoni f'400 grad għoli {{3 {3} - it-temperatura tal-fwar, li tagħmel ir-raba 'ġenerazzjoni nukleari tar-reattur aktar sikur.
Bosch għamel rotor turbocharger stampat 3D għall-industrija tal-karozzi li jagħmel ir-rotor 15% aktar b'saħħtu kontra creep u 40% aktar mgħaġġel biex jirrispondi bi 1200 grad.
3. Problemi u modi importanti biex issolvihom
Dejtabejż ta 'materjali nieqsa: Jista' jieħu sa sentejn biex jipproduċi ligi tat-temperatura għoljin ġodda -, u infrastruttura ta 'dejta kbira għat-traċċar ta' kemm jaħdem il-proċess ta 'kompożizzjoni jeħtieġ li jiġi stabbilit.
Kontroll tal-istabbiltà tal-proċess: Id-disinn ta 'żennuna tar-rokits kien jeħtieġ aktar minn 200 tibdil fil-parametri tagħha u jeħtieġ il-ħolqien ta' - situ ta 'monitoraġġ u magħluq - sistemi ta' kontroll tal-linja;
Spejjeż għoljin wara l-ipproċessar: Id-diska tat-turbina teħtieġ li tgħaddi minn seba 'passi, bħal appoġġ, trattament tas-sħana, u magni. Dan jiswa 40% tal-ispiża ġenerali u jinvolvi l-ħolqien ta 'sistema ta' materjal mhux -.
Riskji ambjentali u ta 'sigurtà: L-ipproċessar ta' trab tal-metall ta 'l-iskart jiswa 12% tal-ispejjeż operattivi, u metodi ġodda għar-riċiklaġġ u l-istampar b'inqas trab jeħtieġ li jsiru.