Er hægt að nota mörg málmefni til að prenta sama iðnaðarhluta?

一, Tæknileg meginregla: Grunnhugmyndin að baki vali á efni og stjórnun viðmótsins
Meginmarkmið Multi - 3D prentunar á málmi er að fá tvo eða fleiri málma til að blanda saman málmvinnslu. Það eru tvær megin leiðir til að gera þetta: Powder Bed Melting (SLM/L - PBF) og Directed Energy Exposition (DED). Til dæmis þarf SLM tækni að ganga lengra en þrír stórir tæknilegir vegatálmar til að prenta með nokkrum málmum:
Stjórnun á efnisþéttni
Veldu málmasamsetningu sem hefur mun á bræðslumark sem er minna en 200 gráðu og hitauppstreymisstuðull munur minna en 10%. NASA notar blöndu af Grcop - 42 kopar ál (bræðslumark 1083 gráðu) og HR - 1 nikkel-byggð háhita ál (Melting Point 1390 gráðu) til að búa til málmvinnslutengsl milli efnanna tveggja í 0,3 mm umbreytingarlagi. Þeir gera þetta með því að stjórna leysir orkuþéttleika (120-150 J/mm ³) og skanna hraða (800-1200 mm/s). Togstyrkur við viðmótið er 420 MPa, sem er 60% hærra en dæmigerðar lóðunaraðferðir.
Endurnýjun aðferðarinnar til að dreifa dufti
Gamla leiðin til að dreifa duftinu með aðeins einu efni virkar ekki fyrir Multi - málm til skiptis. Fraunhofer IGCV rannsóknarstofan bjó til rafstöðueiginleika aðsogsduft sem getur valið aðsogað mismunandi málmduft með því að skila -5000V rafstöðueiginleikum til byggingarpallsins. Kerfið dreifir CW106C kopar áldufti (innra laginu) og 1.2709 stáldufti (ytri lagið) mjög nákvæmlega meðan búið er til kopar stáljakkaþurrkunarhólfið. Endurheimt duftsins er 98%, sem er þrisvar sinnum betra en venjulegt vélræn skafa duft.
Dynamic Management of Process breytur
Fyrir fjölbreytt efnissvæði þarf Multi - málmprentun að breyta leysirafli, skönnun tækni og öðrum stillingum í rauntíma. 3E málmútfellingartækni Meltio notar snjalla skynjara til að fylgjast með hitastigi bráðnu laugarinnar í rauntíma (með villu ± 5 gráðu). Það aðlagar einnig sjálfkrafa útfellingarstærðirnar fyrir títan ál (leysirafl 400W) og ál ál (leysirafl 250W). Þessi aðferð gerir flugvéla sviga úr títanblöndu og ál ál. Títan álfelgur hefur hörku HRC 38, og ál álfelgasvæðið hefur lengingarhlutfall 18%, sem er 25% hærra en prentaafköst stakra efna.
2, algeng notkun: Að fara frá rannsóknarstofunni yfir í verksmiðjuæfingu
1. Aerospace: Að gera brennsluhólfið léttara og betra við að stjórna hita
Brennsluhólf eldflaugarvélar þarf að takast á við gasskolun við 3000 gráðu og fljótandi súrefniskælingu við - 180 gráðu. Til að tengja kopar álfóðrið við nikkelið - byggða álfelgur í hefðbundinni framleiðslu er sprengiefni notuð. Þessi aðferð getur tekið allt að sex mánuði. Þýski safran hópurinn notaði SLM aðferðina til að búa til kopar - stál bimetallic brennsluhólf. Með því að nota fjölmetal 3D prentunartækni gátu þeir skorið framleiðslutíma í tvennt og gert hólfið 40% léttara. Helsta nýsköpunin er notkun á virkni stigahönnun. Það er 0,5 mm þykkt Nicraly umbreytingarlag milli kopar ál (Grcop-84) og stál (316L). Þetta lag breytir vel hitauppstreymistuðul frá 16,5 × 10 ⁻⁶/ gráðu í 12,8 × 10 ⁻⁶/ gráðu, sem losnar við streituþéttni viðmóts.
2.
Við framleiðslu á sprautumótum eru hefðbundnar kælivatnsrásir að mestu leyti línulegar vegna vinnslumörk. Þetta veldur því að hitastigsreitir í moldinni eru ójafn (með allt að 30 gráðu afbrigði), sem hefur áhrif á gæði vöru mótunar. Bimetallic SLM tækni Aerosint prentar kopar ál (CUCR1ZR) kælingarrásir inni í moldinnistungunum, sem gerir kælingu þrisvar sinnum áhrifaríkari. Þessi aðferð styttir tímann sem það tekur að kæla niður bifreiðar stuðara mót frá 45 sekúndum í 18 sekúndur, sker orkunotkun fyrir stakan- Piece framleiðslu um 60%og gerir það að verkum að mótin endast meira en 2 milljón sinnum.
3.. Lífeðlisfræðilegt: aðlaga árangur sérsniðinna ígræðslna
Gervi liðir úr títanblöndu þurfa langan tíma til að samþætta bein (6 til 12 mánuði). Teymi frá Northwestern Polytechnical University hefur búið til títan tantal bimetallic 3D prentunartækni sem hefur þrefaldað styrk tengisins milli ígræðslna og beinvefs. Þetta var gert með því að setja tantal (TA) porous mannvirki (porosity 65%, svitaholastærð 500 μm) á yfirborði títan ál (TI6AL4V). Klínískar vísbendingar benda til þess að mjöðm ígræðslu sem notar þessa tækni nái 92% þremur mánuðum eftir - og því dregur úr lengd endurhæfingar um 50% í samanburði við hefðbundna títanblöndur ígræðslu.
3, Vandamál með tækni og þróun til framtíðar
Jafnvel þó að Multi - 3D prentun hafi færst frá rannsóknarstofunni til hins raunverulega heims, þá eru enn þrjú stór vandamál sem þarf að leysa áður en hægt er að nota það í breiðstærð:
Áreiðanleiki efnisviðmóta
Munurinn á því hvernig málmar stækka þegar hitaðir geta auðveldlega valdið því að sprungur myndast við viðmótið. Með því að bæta við nano - stórum NBC agnum (50–100 nm) við stálið - koparviðmót, gat MIT rannsóknarhópurinn aukið tengibindingarstyrkinn frá 280 MPa til 410 MPa og skorið sprunguútbreiðsluhlutfallið um 80%.
Kostnað og skilvirkni búnaðarins
Multi - málm SLM búnaður kostar 3–5 sinnum meira en stakan - efnisbúnað, og duft dreifingarhraði er aðeins 60% af einum - efnisbúnaði. Samhliða duftduftækni Siemens, sem notar tvo rafstöðueiginleika aðsogshöfða sem vinna saman, hefur hleypt upp duftinu sem dreifist í 1200 mm/s og skorið kostnaðinn við prentun á einu stykki um 45%.
Ekkert kerfi fyrir staðla
Það er enginn alþjóðlegur gæðastaðall fyrir Multi - málm 3D prentun á þessum tíma. Drögin ISO/ASTM 52912 staðalinn bendir til vísbendinga svo sem „efnisbreytingarsvæði breidd minna en eða jafnt og 0,5 mm“ og „tengibindingarstyrkur meiri en eða jafnt og 80% af fylkisefninu.“ Fyrirhugað er að gefa út opinberlega árið 2026.
Á næstu fimm árum mun fjöl - 3D prentun fara í átt að „fjórum nútímavæðingum“:
Kerfi með margs konar efni: að búa til nýjar samsetningar af málmum sem eru léttar og sterkar, þar á meðal títan magnesíum og álskandi
Snjall ferli stjórn: Notkun stafrænnar tvíburatækni til að bæta prentunarferlið í rauntíma
Sameining búnaðareininga: Að búa til samsettar hluta sem sameina aukefni framleiðslu, hitameðferð og vinnslu
Að auka fjölda staða þar sem hægt er að nota það: Að fá það til að vinna á breiðum mælikvarða á svæðum eins og kjarnorku og djúpt - sjávarbúnaður