Qual è il principio di lavoro della stampa 3D in metallo nelle attrezzature industriali?

Il cuore della tecnologia: uno spostamento nella produzione dalla produzione sottrattiva a additiva
La parte più importante diStampa 3D in metallosta abbattendo gli ingredienti metallici esattamente nel modo giusto, che viene fatto direttamente dai modelli digitali. Ciò cambia completamente il tipico ciclo di produzione di "elaborazione vuota". L'attrezzatura Platinum BLT - S1500 ha un sistema di scansione sincrono a 10 laser che lo consente di stampare con la massima precisione di 0,06 mm per strato in una camera di formazione larga 1,5 metri. Ci sono quattro passaggi principali nel suo flusso di lavoro:
Modellazione e taglio in forma digitale: utilizzare il software CAD per creare modelli 3D, quindi utilizzare il software di taglio come le magiche per trasformarli in file STL che possono essere letti. Impostare lo spessore dello strato su 0,02-0,1 mm dipendenti dalle qualità del materiale.
Pretrattamento del letto in polvere: l'attrezzatura di diffusione della polvere diffonde uniformemente in polvere in lega di titanio sferico sul banco da lavoro in un ambiente a vuoto o a gas inerte. Lo spessore dello strato è controllato entro ± 5 μ m.
Fusione selettiva con un raggio di energia - alto: il dispositivo galvanometro laser si muove a una velocità di 20 m/s sulla sezione di strato corrente -, sciogliendo la polvere in un pool di metallo liquido. La convezione di Marangoni aiuta quindi il metallo a diventare più denso e solidifica.
Strato per modanatura di impilamento dello strato: il banco di lavoro viene abbassato dallo spessore di uno strato e il ciclo di depositazione di polvere, scioglimento e solidificazione viene ripetuto fino a quando non viene realizzato un oggetto metallico con una densità vicina al 100%.
Questo nuovo modo di realizzare le cose ha aumentato il tasso di utilizzo del materiale dal 10%al20%nei vecchi metodi a oltre il 90%. Ad esempio, la versione stampata in 3D del sedile del cuscinetto principale del vento GE è più leggera del 40% rispetto alle parti forgiate e taglia il tempo di sviluppo da 18 mesi a 3 mesi. Le cinque procedure primarie sono diverse l'una dall'altra in termini di tecnologia.
Esistono due tipi principali di tecnologia di stampa 3D in metallo utilizzato nell'industria in questo momento: fusione del letto di polvere e deposizione di energia direzionale. Ci sono grandi distinzioni tra loro in termini di caratteristiche tecnologiche e situazioni in cui potrebbero essere usate:
1. Il metodo per sciogliere i letti in polvere
Selective Laser Melting (SLM): può tagliare leghe di titanio, leghe a base di nichel - e acciaio inossidabile a 17-4 ph con laser in fibra che utilizzano 1000 a 2000 W di potenza e specchi di messa a fuoco dinamico per realizzare un punto largo 0,05 mm. La doppia tecnologia di collaborazione laser di Platinum Technology ha reso il 200% di stampa più veloce e ha ridotto il costo per la creazione di ugelli per il carburante per il motore del motore aeronautico del 65% per ciascun componente.
La fusione selettiva del fascio di elettroni (EBSM) è un metodo che utilizza un fascio di elettroni da 30 kW per funzionare nel vuoto e scansionare a una velocità di 8 m/s. È meglio lavorare con metalli con alti punti di fusione, tale tantalum e tungsteno. Siemens Energy impiega questa tecnologia per produrre fogli di tubo del generatore di vapore nucleare. Taglia il numero di saldature da 127 a 3 e riduce il pericolo del 90%.
Metodo di deposizione di energia diretta Laser vicino alla formazione di nett (lente): un sistema di alimentazione in polvere coassiale invia polvere di metallo con un diametro di 45-106 μm nell'area di messa a fuoco laser per creare materiali per gradiente. Usando questa tecnologia, Honeywell ha realizzato un disco di turbina bimetallico TI6al4v/Inconel 718 che è tre volte più resistente alla fatica termica.
ARC Additive Manufacturing (WAAM): questo metodo utilizza un ARC di saldatura MIG/TIG come fonte di calore e può depositare fino a 8 kg/h, rendendo bene la realizzazione di parti strutturali enormi. La tecnologia di stampa 3D per gli alberi di propulsione marina realizzati da CSIC 725 ha ridotto i costi dei materiali del 40% e ha accelerato la produzione del 70%.
Grandi passi avanti nella scienza dei materiali
Il sistema di materiale per la stampa 3D in metallo sta cambiando dalle leghe standard a quelle funzionali e intelligenti:
SVILUPPO DELLE ALLE ALLE ALLE PERSONAMENTO -: Shagang Group ha reso il nichel GTD222 - basato su High - lega di temperatura in risposta alla domanda nel settore dell'aviazione. Ha una resistenza alla trazione di 1200 MPA a 650 gradi, che è superiore del 25% rispetto al tipico materiale GH4169.
Multi - Tecnologia composita del materiale: cambiando le dimensioni delle particelle di polvere (ad esempio, 45 μm di polvere di base e 15 μm di polvere raffinata), la dimensione del grano della lega di titanio può essere ridotta da 50 μm a 10 μm, dando una vita a fatica di oltre 10 ⁷ cicli.
Utilizzando materiali intelligenti: per creare una valvola adattiva in grado di cambiare automaticamente la sua apertura tra 40 e 80 gradi, le particelle in lega di memoria di forma vengono impiantate in acciaio inossidabile 316L. L'imprecisione è mantenuta a ± 0,5 gradi.
Profonda penetrazione negli usi di grado industriale -
Tre aree industriali di fine -- hanno fatto molto uso della tecnologia di stampa 3D in metallo:
Aerospace: il piano Airbus A350XWB ha parentesi in lega di titanio stampate in 3D che rendono la struttura più leggera del 30% e l'efficienza del carburante al 2%. Rolls Royce's Ultrafan Engine Project ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per tagliare il numero di pale del compressore da 36 a 18. Ciò ha reso il rapporto di peso - -.
Strumenti energetici: la potenza nucleare di quarta generazione alta - Generatore di vapore reattore raffreddato a gas a temperatura realizzato da State Power Investment Corporation utilizza tubi di trasferimento di calore in lega basati su nichel 3D -. Ciò rende l'efficienza del trasferimento del calore del 92%, che è superiore di 8 punti percentuali rispetto ai progetti tradizionali.
BMW Group ha utilizzato vassoi in lega di alluminio stampato in 3D nel modello di veicolo elettrico IX3. Ciò ha reso l'auto più leggera di 12 kg e ha aumentato la sua gamma NEDC di 15 km.