AM-Additive Manufacturing býður upp á mikla geimferðaframleiðslu á flóknum íhlutum sem annars er ekki möguleg með hefðbundinni framleiðslutækni. Þó að það séu mörg dæmi í helstu geimferðafyrirtækjum og mörgum sprotafyrirtækjum, er L-PBF sértæk leysir málmsamruni 3D prentun mest ráðandi ferlið, fylgt eftir af DED (þar á meðal LW-DED og LP-DED).
Algengar AM málmblöndur fyrir geimfar
Val á málmum fyrir aukefnisframleiðslu í geimferðum hefur stækkað til að fela í sér álblöndur, ryðfrítt stál, títan málmblöndur, nikkel- og járn-undirstaða ofurblendi, koparblendi og eldföst málmblöndur.
Rætur sumra þessara málmblöndur má rekja til hefðbundinna vinnsluaðferða og eru áfram notaðar í geimþætti. Stöðugt er verið að þróa nýjar og núverandi málmblöndur, þannig að núverandi listi yfir málmblöndur er ekki tæmandi.
Að auki hafa mörg núverandi málmblöndur aðeins náð þróunarstigi og eru hugsanlega ekki fullhæf til notkunar í geimferðum með sérstökum aukefnaframleiðsluferlum, þar sem L-PBF, LP-DED og AW-DED eru mest rannsökuð svæðin.
Það fer eftir framleiðsluferli aukefna sem notað er, hráefnið er breytilegt frá forblanduðu dufti (venjulega framleitt með gasúðun), vír, lak eða solid stöng. Þó að fjöldi málmblöndur í boði sé takmarkaður miðað við unnu málmblöndur, þá eru enn margar algengar og vel þekktar háhita- og geimblöndur í boði, með þeim fyrirvara að þroskastig er mismunandi.
Nikkel-undirstaða ofurblendi
Nikkel-undirstaða ofurblöndur eru víða vinsælar á AM-additive Manufacturing kerfum og Inconel 625 og Inconel 718 eru notuð í mörgum forritum. Nikkel- og járn-undirstaða ofurblendi voru valin fyrir framúrskarandi vélrænni eiginleika þeirra við háan hita og þrýsting og eru oft notaðar í erfiðu umhverfi (tæringar- og oxunarþol).
Járn-undirstaða ofurblendi eins og A-286, JBK-75 og NASA HR-1 eru almennt notaðar í háþrýstivetnisnotkun eins og eldflaugahreyfla til að draga úr áhættu sem tengist umhverfisbroti vetnis. (HÆ). Að auki hafa þessar ofurblöndur mikla skriðþol. Samsetning þessara eiginleika hjálpar til við að auka verulega skilvirkni nútíma flugvélahreyfla.
Ofurblendi eru lykilmálmar í framleiðslu margra íhluta í háþrýstigastúrbínuvélum, þar á meðal brennsluvél, túrbínu, hlíf, diska og blað.
Önnur há- og lághitanotkun felur í sér lokar fyrir fljótandi eldflaugahreyfla, túrbóvélar, inndælingartæki, kveikjur og greinar. Sem stendur eru yfir 50 prósent háþróaðra flugvélahreyfla miðað við þyngd samsett úr nikkel-undirstaða ofurblendi.
Títan álfelgur
Hlutfall styrks og þyngdar er annar lykilmælikvarði og þess vegna koma títan málmblöndur sér vel. Títan málmblöndur eru mjög samþættar í geimferðanotkun - bjóða upp á framúrskarandi tæringarþol og hóflega notkun hitastigs - og hafa verið viðfangsefni mikillar áhuga á aukefnaframleiðslu.
Nánar tiltekið, Ti-6Al-4V er algengt málmblöndur fyrir lendingarbúnað, legugrind, snúningsvélar, þjöppuskífur og blað, frystiefnadriftanka og marga aðra flugrýmisíhluti. Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti6242) er notað í þjöppublöð og snúningsvélar, en títanálmíð ( -TiAl) er virkt notað í hverflablöð .
Álblöndu
Þótt álblöndur séu veikari en títan málmblöndur hafa álblöndur gott hlutfall styrks og þyngdar og eru algengt (og rótgróið) efni í geimferðum. Samkvæmt 3D Science Valley eru álblöndurnar sem notaðar eru við framleiðslu á íhlutum sem eru framleiddir sem aukahlutir 1xxx, 2xxx, 4xxx, 6xxx og 7xxx seríurnar sem eru byggðar á málmblöndurþáttum, sem margir hverjir eru framleiddir með aukefnaframleiðsluferli í föstu formi og hægt er að nota í AFS-D og UAM ferli til að vinna úr.
Álblöndur hafa verið þróuð til að draga úr ferli sprunga með duftbeðs bráðnum málmi 3D prentunarferli-PBF og beinni orkuútfellingu málm 3D prentun-DED bræðsluferli, þar á meðal AlSi10Mg, F357, A205, 7A77, 6061-RAM2, Scalmalloy o.s.frv. Hins vegar, ál málmblöndur There ert hafa einnig fjölda galla vegna lélegrar háhitaframmistöðu þeirra, vandamála við suðuviðgerðir og almennt lélegt álagsþol, tæringarsprungur og aðrar áskoranir.
Ryðfrítt stál
Í samanburði við títan eða ofurblendi hefur ryðfríu stáli gott styrkleika-til-þyngdarhlutfall, háhitaþol og lægri kostnað, svo það er mikið notað í flugvélum og geimfarahlutum. Ryðfrítt stál sýnir mikla tæringarþol, oxunarþol og slitþol í réttu umhverfi.
Ryðfrítt stál er notað í vél- og útblásturskerfi, vökvaíhluti, varmaskipti, lendingarbúnaðarkerfi og burðarsamskeyti. Stál er einnig notað í geimþætti eins og lamir, festingar, lendingarbúnað og aðra íhluti í flugvélum. Algengt er að nota margs konar ryðfrítt stál og sérstál með AM, þar á meðal austenítískt (þ.e. 316L) og úrkomuherðingu (PH). Hins vegar, þrátt fyrir þessa kosti, er stál tiltölulega þétt, svo notkun þess er takmörkuð við að draga úr kerfismassa. Stál er ekki vinsælt fyrir aukefnaframleiðslu vegna þess að sumar málmblöndur eru viðkvæmar fyrir sprungum og það er auðvelt að mynda það með hefðbundnum aðferðum og er oft notað í minna flóknum samsetningum.
Þessi málmblöndu var upphaflega þróuð til að bæta vélræna eiginleika (td skriðþol, togstyrk, örbyggingarheilleika) við mikla hitastig. Málmblöndun sýnir loforð í málmhlutum fyrir gastúrbínur, eldflaugahreyfla, kjarnaofna og önnur háhitanotkun. Hins vegar eru hefðbundnar vélrænar málmblöndur til að framleiða slíkar málmblöndur afar óhagkvæmar, tímafrekar og kostnaðarsamar og þrívíddarprentun opnar flýtileið til að ná slíkum málmblöndur.
ODS-MEA efni NASA er unnið með sértækri leysibræðslu L-PBF málm 3D prentunartækni. Hægt er að búa til málmblönduna í flóknar rúmfræði og er ónæmur fyrir álagssprungum og dendritic aðskilnað.
Sýnt hefur verið fram á að ferli NASA býr til íhluti með 10 sinnum betri endingu á skriðbroti við 1100 gráður og 30 prósent sterkari en núverandi þrívíddarprentaðir hlutar. Nýju ODS-MEA málmblöndurnar geta fundið notkun þar sem ODS málmblöndur eru notaðar um þessar mundir (td þær sem fela í sér mikla hitauppstreymi), þar á meðal til orkuframleiðslu, knúna (eldflaugar, þotuhreyfla osfrv.), kjarnorkunotkun og námuvinnslu og sementi framleiðsluiðnaðar sem framleiða búnað, íhluti í gasturbínu (hækkandi hitastig inntakslofts eykur skilvirkni) og fleira.
Kóbalt-undirstaða ofurblendi, koparblendi
Fyrir háhitanotkun þar sem ekki er þörf á mikilli hitaleiðni er hægt að nota kóbalt-undirstaða málmblöndur (þar á meðal CoCr og Stellite). Hins vegar, þegar varmaleiðni er í forgangi, koma koparblendi til sögunnar. Mikil varmaleiðni þeirra hentar náttúrulega fyrir varmaskipta. Fyrir eldflauganotkun á sér stað mesta hitaflæðið innan þrýstingshólfsins, þannig að þetta svæði er það svæði sem upplifir háþrýsting. Aftur á móti krefjast koparblendi sem notuð eru í þessu umhverfi mikils styrks og mikillar varmaleiðni (samhliða því að uppfylla kröfur um efnissamhæfi við valið drifefni).
Vel þekktar algengar AM-AM koparblendi eru GRCop-42, GRCop-84, C18150 (Cu-Cr-Zr), C18200 (Cu-Cr) og GlidCop.
annað
Aukaframleiðsla getur búið til sérsniðna bimetallic og multimetallic málma. Hægt er að bæta efni við hönnunina á næði til að hámarka hitauppstreymi eða byggingareiginleika. Hægt er að búa til vörur með burðarjakkum, flönsum, bólum eða öðrum eiginleikum til að hámarka þyngd alls undirkerfisins. Þetta geta falið í sér stakar málmbreytingar eða hagnýt flokkuð efni (FGM).
Aðrar málmblöndur sem hægt er að nota í geimferðum eru eldfastir málmar eins og níóbíum, tantal, mólýbden, reníum og wolfram og málmblöndur þeirra. Níóbíum byggt C-103 er algengt í forritum eins og geislunarkælistútum, geimviðbragðsstýringarkerfum og fremstu brúnum háhljóðvængja.
Aðrar níóbíum-undirstaða málmblöndur (WC3009, C129Y, Cb752, FS-85) eru notaðar í varmavarnarkerfi loftfara og kjarnavirki geimkjarna.
Tantal-undirstaða málmblöndur (Ta10W, Ta111, Ta122) eru venjulega notaðar í ætandi háþrýstings- og ofurháhitaumhverfi.
Eldföst efni sem byggjast á mólýbdeni eru notuð í ofurháum hita, svo sem alkalímálmhitapípum og kjarnaeldsneyti. Þungbyggð málmblöndur eru mun minna þróuð fyrir aukefnaframleiðslu en hafa mögulega notkun í sjálfkveikjandi brennurum og einkristal hverflumblöðum.