La stampa 3D in metallo può migliorare la stabilità dell'attrezzatura in ambienti ad alta vibrazione?

一, Empowerment tecnico: logica per la progettazione di attrezzature per la ricostruzione della stampa 3D in metallo stabile
1. Ottimizzazione della topologia e struttura reticolare: passaggio dalla "riduzione delle vibrazioni passive" a "assorbimento di vibrazioni attivi"
I modi tradizionali per ridurre le vibrazioni nelle attrezzature includono parti esterne come cuscini di gomma e molle, che occupano spazio e possono logorarsi nel tempo. Utilizzando algoritmi di ottimizzazione della topologia, la stampa 3D in metallo può creare strutture reticolari biomimetiche (come le strutture a nido d'ape, reticolo e gradiente a spirale) all'interno del dispositivo in base a fattori come la frequenza di vibrazione e la distribuzione dello stress. Ciò consente una profonda integrazione di struttura e funzione.
Ad esempio, un'azienda ha utilizzato la tecnologia SLM per stampare una struttura reticolare in lega di titanio per la girante della pompa di raffreddamento di una centrale nucleare. L'ampiezza delle vibrazioni è stata ridotta del 40%e le proprietà di smorzamento delle unità reticolari hanno assorbito l'energia di vibrazione all'interno della struttura invece di inviarla a parti importanti. Ciò ha mantenuto le prestazioni della fluidodinamica. Il team della Central South University ha anche utilizzato la tecnologia PEP (Powder Extrusion Additive Manufacturing) per creare una lega dura da 93 W/96W a doppio materiale. Questa lega è stata in grado di gestire la transizione del gradiente di stress sotto carico di vibrazione diffondendo uniformemente la fase all'interfaccia, che ha impedito alle crepe di fatica di formarsi nelle tradizionali strutture di saldatura.
2. Multi - Materiale Stampa composita: passare da "singola performance" a "integrazione del sistema"
Le apparecchiature di vibrazione - High - spesso devono trovare un equilibrio tra essere leggero, forte e resistente alla ruggine. I metodi tradizionali devono mettere insieme molte parti diverse, ma la stampa 3D in metallo consente di depositare materiali diversi in un gradiente, il che ti consente di fare le prestazioni di zona in un'unica parte. Ad esempio, la sublimazione 3D utilizza un sistema di ugelli gemelli separato per stampare sia i substrati di lega a temperatura a base - basati su nichel e i rivestimenti a barriera termica in lega di tungsteno sulle pale della turbina dei motori dell'aeromobile. La resistenza alla fatica termica delle lame è triplicata e il loro peso è tagliato del 15% in un ambiente di vibrazione di temperatura alto - di 1200 gradi. Questo perché le nanoparticelle si collegano più fortemente al contatto. Allo stesso modo, Baochen Xin Laser utilizza una singola modalità -/multi - modalità Design di luci regolabili per stampare uno strato di lega di cromo di cobalto sulla superficie della cavità dello stampo che è molto difficile. L'area centrale utilizza una lega di alluminio leggera per assorbire rapidamente l'energia di vibrazione sullo strato superficiale duro. Ciò riduce l'inerzia complessiva e riduce le fonti di eccitazione delle vibrazioni.
3. Ridurre i difetti e mantenere le prestazioni coerenti: passare da "prova ed errore" a "controllo preciso"
L'ambiente di vibrazione è molto sensibile ai difetti nei materiali e i metodi tradizionali spesso lasciano difetti come pori e fessure a causa di vincoli di muffe. Ciò riduce la vita a fatica del materiale. La regolazione dei parametri di processo e la tecnologia di monitoraggio online possono rendere molto migliore la stampa 3D in metallo per rendere i materiali più densi e più coerenti nelle prestazioni. Ad esempio, l'Università del Wisconsin Madison ha aggiunto nanoparticelle Tic 4,4 vol.% A polvere in lega di alluminio AL6061 per abbassare la rugosità superficiale delle parti stampate SLM da 20 μ m a 2,1 μ m. Questo ha funzionato perché le nanoparticelle stabilizzano le fluttuazioni della piscina di fusione. La porosità si avvicinava allo zero e la dimensione del grano è diventata molto più piccola, il che ha reso il limite di affaticamento del materiale del 50% quando vibrava ad alte frequenze. Inoltre, Leiming Lim's Lim - x Series Machines sono dotate di una tecnologia di scansione collaborativa LASER multi -{14}} e controllo di feedback del tempo reale -. Durante la stampa di grandi pezzi strutturali a spirale in lega di titanio, il disallineamento interstrato viene mantenuto entro ± 0,05 mm per assicurarsi che la struttura rimanga forte anche quando vibra.
2, cosa fanno le aziende: usi comuni per la stabilità nella stampa 3D in metallo
1. Aerospace: "sopravvivenza leggera" in luoghi con molte vibrazioni
I motori per gli aerei, i razzi e altre attrezzature devono funzionare a lungo sotto la vibrazione di frequenza - molto alta. Poiché sono così pesanti, il nichel tradizionale - è probabile che le lame in lega a base di fallimento falliscono a causa della risonanza. Utilizzando la tecnologia SLM, GE Aviation Stampes Leap Engine Fuel ugelli che combinano 20 parti in un unico pezzo attraverso un design integrato. Questo rende gli ugelli più leggeri del 25%. Il canale di raffreddamento interno ha un albero - Struttura che imita la natura. Ciò rende la vibrazione - indotta lo stress termico più uniformemente distribuito ed estende la vita dell'ugello a tre volte quella dei metodi standard. Le parti in lega di tungsteno di sublimazione per i propulsori spaziali usano anche la tecnologia PEP per risolvere il problema della deformazione dei metalli che è difficile da sciogliere. Possono rimanere di dimensioni stabili anche in un ambiente di vibrazione di temperatura - di 3000 gradi, che è ciò di cui hanno bisogno le missioni di esplorazione dello spazio profondo.
2. Transito ferroviario: "doppia garanzia" di sicurezza per la struttura, riduzione del rumore e riduzione delle vibrazioni
High - branchi di velocità, cambi e altre parti sono esposti per l'impatto e le vibrazioni del motore per lungo tempo. I sistemi saldati tradizionali hanno maggiori probabilità di avere problemi di sicurezza perché possono separarsi dalla fatica. China CRRC stampano traverse per i carrelli in lega di titanio utilizzando la tecnologia SLM. La massa viene tagliata del 30% dall'ottimizzazione della topologia e la struttura reticolare assorbe l'energia di vibrazione all'interno del raggio, rendendo il rumore all'interno del carrello più silenzioso da 5 dB. Allo stesso tempo, Baochenxin Laser utilizza la tecnologia di stampa composita di materiale multi - per mettere un rivestimento in lega di cromo di cobalto con un'alta durezza sulla superficie dell'ingranaggio quando si effettuano i cambi di trasporto ferroviario. L'area centrale utilizza una matrice in lega di alluminio per separare la sorgente di vibrazione (meshing degli ingranaggi) dalla struttura che contiene il carico, che riduce la velocità di guasto del cambio del 70%.
3. Equipaggiamento energetico: l'energia nucleare e eolica ha un aggiornamento delle vibrazioni "Anti-."
Le pompe principali della centrale nucleare e gli ingranaggi delle turbine eoliche, ad esempio, devono lavorare in luoghi con molte vibrazioni e radiazioni. È probabile che i materiali tradizionali falliscano a causa dell'accoppiamento di vibrazione della corrosione. CGN impiega la stampa 3D in metallo per creare una copia del corpo della valvola di energia nucleare. La durata della vita del corpo della valvola passa da 5 anni a 15 anni in un ambiente con accelerazione di vibrazioni di 5G e dose di radiazioni di 10 ⁶ Gy. Questo viene fatto perfezionando la struttura del canale di flusso per ridurre l'eccitazione delle vibrazioni fluide e impiegando materiali in lega a base di nichel - per renderlo più resistente alla corrosione. Siemens Gamesa utilizza la tecnologia SLM per stampare vettori planetari per i cambi nel settore dell'energia eolica. Il design leggero taglia il momento di inerzia del 40%e la struttura reticolare interna assorbe l'energia di vibrazione all'interno del vettore. Ciò rende la trasmissione del cambio al 3% più efficiente e estende il periodo tra i guasti a 20.000 ore.