I componenti dell'albero di resistenza -

一, stampa 3D con lega di titanio: andare oltre i limiti dei materiali standard
1. Lavorare insieme per rendere possibili elevate resistenza e duttilità
Nei metalli tipici, la resistenza e la duttilità hanno spesso una connessione "altalena", tuttavia la stampa 3D può rompere questo vincolo controllando la microstruttura. Ad esempio, l'Accademia cinese delle scienze e il team della Northeastern University hanno impiegato la tecnologia Directed Energy Deposition (DED) per rendere TI ∝ zr ₁ ₅nbval₀. La forza di snervamento della lega ad alta entropia è di 914 MPa e l'allungamento della frattura è del 27,4%. Questo è molto più alto del campione di fusione standard (835 MPa, 18,8%). La parte più importante di esso è:
Progettazione di una struttura eterogenea: quando i cristalli colonnari e i cristalli equiax lavorano insieme per deformarsi, creano un meccanismo di regolazione dello stress "a molla - come" all'interno del materiale. Questo mantiene il materiale forte e gli dà spazio per deformarsi.
Rendere l'uniforme da composizione: il metodo DED si raffredda molto rapidamente (10 ⁴ -10 ⁶ k/s), che interrompe la segregazione degli elementi, arresta le precipitazioni della fase pericolosa e pone lo stadio per grandi caratteristiche meccaniche.
Questo tipo di materiale è stato utilizzato in alcune parti degli alberi del motore aeronautico e la sua capacità di lavorare bene ad alte temperature (la deformazione in plastica raggiunge il 67,6% a 600 gradi) apre ancora più usi per le leghe di titanio in condizioni molto difficili.
2. Percorso per migliorare le prestazioni della resistenza alla fatica
La misura principale della vita a fatica delle parti dell'albero è la loro vita a fatica . 3 d la stampa rende le cose più resistenti alla fatica usando i seguenti metodi:
Controllo dei difetti: utilizzando la tecnologia di fusione selettiva laser (SLM), è possibile ridurre la probabilità di inizio di crack di fatica ottimizzando le tattiche di scansione (tale scansione di Chequerboard) per ridurre la porosità dallo 0,8% allo 0,2% e difetti di fusione non -.
Gestione dello stress residuo: la peding colpi aggiunge -400 MPA di stress di compressione residuo, che rende le cerchi in lega di alluminio più a lungo. Questo stesso metodo può essere utilizzato su parti dell'albero in lega di titanio.
Processo di trattamento termico: il trattamento con pressione isostatica a caldo (HIP) può sbarazzarsi dei pori interni e far passare la resistenza alla fatica della lega Ti6al4V da 450 MPA a 620 MPA.
2, utilizzo nell'industria: dal laboratorio alla produzione di massa
1. Aerospace: un modello di come combinare la leggerezza e la funzionalità
Il sistema di sollevamento ad alto bordo Airbus A350 ha un albero flessibile in lega di titanio che è un esempio di riferimento di parti dell'albero stampato in 3D. Liebherr Aerospace produce questa parte usando la produzione additiva in polvere in titanio e la inserisce nel cambio differenziale attivo del sistema FLAP. Questo porta alle seguenti scoperte:
Integrazione delle funzioni: mettere insieme le sette parti tradizionali in una, che riduce il peso del 30% e la rende il 20% più affidabile.
Performance di controllo: la certificazione EASA ha dimostrato che 3d - le parti dell'albero possono soddisfare l'aviazione - standard di vita a fatica di grado, il che significa che possono durare fino a 20 anni.
Ottimizzazione dei costi: la stampa 3D con lega di titanio utilizza meno materiale e costa il 40% in meno rispetto ai metodi di forgiatura tradizionali.
2. Dispositivi medici: modifiche su misura e compatibilità con i sistemi biologici
Nel campo degli impianti ortopedici, sono stati utilizzati i componenti dell'albero stampato in lega di titanio, compresi gli steli dell'articolazione dell'anca, sono stati utilizzati in ambito clinico. Alcuni dei suoi benefici sono:
Adattabilità anatomica: un design personalizzato basato sui dati CT del paziente che riduce gli effetti di protezione dello stress e incoraggia l'integrazione ossea.
Progettazione di strutture porose: creare strutture porose biomimetiche mediante ottimizzazione della topologia, che non solo le rende più leggere, ma accelera anche la formazione ossea. Ad esempio, una società ha realizzato un giunto artificiale 3D - in lega di cromo cobalto che dura più a lungo del 95% delle parti forgiate.
3. Fare auto: trovare il giusto equilibrio tra alte prestazioni e peso leggero
Nel mondo delle auto alte - performance, parti stampate in lega di titanio 3D, come alberi del cambio e sistemi di sospensione, stanno lentamente prendendo il luogo dell'acciaio. Ad esempio, il gruppo BMW utilizza 3D - stampare giacche in lega di alluminio e ottimizzazione della topologia per renderle più leggere del 40% e dura più di 2000 ore.
Tesla sta testando la lega di titanio 3d - armi di controllo stampati nel sistema di sospensione del cybertruck. Il design eterostrutturale li rende forti e durevoli allo stesso tempo.