Er hægt að framleiða þrýstingaskip eða undirbyggingar þeirra með málm 3D prentun?

1.. Tæknileg hagkvæmni: Punkturinn þegar aukefnaframleiðsla og þrýstiskip koma saman
Málm 3D prentun gerir líkamlega hluta úr stafrænum gerðum með því að stafla málmdufti eða vír ofan á hvort annað. Helsti ávinningur þessarar aðferðar er að hún kemst í kringum rúmfræðileg mörk stöðluðra aðferða og gerir kleift að samþætta mótun flókinna mannvirkja. Þessi aðgerð getur bætt hönnun þrýstiskipa til muna:
Léttur mannvirki og samþætta aðgerðir: Til að búa til hefðbundin þrýstihylki þarftu að suða saman flókin mannvirki innri hola. Með 3D prentun geturðu bætt við eiginleikum eins og samsvarandi kælivatnsrásum og innri styrktar rifbeinum í einu. Sem dæmi má nefna að Kóreu Institute of Industrial Technology (Kitech) notaði Directed Energy Deposition (DED) tækni til að búa til títan álþrýstingaskip. Þessi aðferð gerði kleift að framleiða stóra - kvarða með 640 millimetra þvermál og bindi 130 lítra. Skipin voru gerð með suðu og settu saman tvo hálfkúlulaga hluti og var útfellingarleiðin fínstillt til að stjórna aflögun hitauppstreymis. Að lokum sýndi lágt - hitastigsprófun við - 196 gráðu og háþrýstingspróf við 330 bar að aukefni prentun virkar vel við mjög erfiðar aðstæður.
Efnisnotkun og hagræðing á kostnaði: Í hefðbundnum aðferðum þarf að gera þrýstihylki frátekið vinnslupeninga, sem gæti sóað allt að 30% til 50% af efninu. Með 3D prentun „nálægt netformi“ aðgerð geturðu notað meira en 90% af efninu. Shell hefur tekið höndum saman með 3D MetalForge til að nota sértækar leysir Melting (SLM) tækni til að prenta hluta fyrir hitaskipta rör. Þetta dregur úr afhendingartímanum frá nokkrum vikum í tvær vikur og dregur úr útgjöldum um meira en 20%.
Fljótleg endurtekningar og gerð - til - pöntunarframleiðslu: Þrýstingaskip þurfa stundum að breyta hönnunareinkennum eins og veggþykkt og tengi viðmóts út frá því hvernig þau eru notuð. Hefðbundnar mótþróunarferlar eru langar og dýrar . 3 d prentun gerir það auðvelt að breyta hönnun fljótt. Til dæmis gerði AML3D 8 - metra langa, 907 kílógramm álþrýstingsskip fyrir exxonmobil sem hægt er að búa til á 12 vikum með því að nota vír viðbótarframleiðslu (WAM) tækni, sem er 60% hraðari en hefðbundnar aðferðir.
2. Umsóknarmál: Að flytja frá rannsóknarstofu til iðnaðar
Í geimferðaviðskiptum eru þrýstiskip mjög mikilvægir hlutar af sjósetningarbifreiðum og gervihnöttum sem þurfa að takast á við mjög hátt hitastig og þrýsting. Próf Kitech á Titanium álþrýstingsskipum bentu til þess að hlutar sem gerðir voru með DED ferlinu hafi ekki brotist auðveldlega við -196 gráðu og afgangsálagið var skorið um 40% samanborið við hluta sem gerðar voru með hefðbundnum smíðunaraðferðum með því að hámarka útfellingarleiðina. General Electric (GE) hefur einnig notað 3D prentun til að gera gasturbínblöð, sem gerði kælingarrásirnar þrisvar sinnum flóknari og 64% skilvirkari. Þetta er gott dæmi um hvernig á að smíða innri rennslisrásir í þrýstiskipum.
Shell er byrjaður að nota 3D prentun til að gera hitaskiptahluta í jarðolíuiðnaðinum. Þetta er vegna þess að venjulegar borunaraðferðir geta ekki gert þunnt - múrað smíði (með lágmarks veggþykkt 0,5 mm). Smíði á samræmi vatnsrásir hefur einnig gert kælikerfið 15% skilvirkara. Samstarf AML3D og ExxonMobil hefur sýnt að hægt er að nota 3D prentun til að búa til gífurleg þrýstihylki með 1,5 metra þvermál. WAM tækni þess virkar með fjölmörgum efnum, þar á meðal ál, títan og stáli. Þetta gerir það auðveldara að búa til efnabúnað sem er sniðinn að þínum þörfum.
Valourek og Total hafa unnið saman að því að búa til 1,2 - metra hátt, 220 kílógramm vatnsjakka hluti fyrir orkugeymslu með WAAM tækni. Þessi tækni dregur úr þyngd íhlutarinnar í tvennt samanborið við staðlaða hönnun og skoðar gæði soðinna tenginga með 100% röntgenmyndaprófum. Mál þetta sýnir að þrívíddarprentun getur gert stuðningsskipulag þrýstisskipa betur, notað minna efni og unnið betur í jarðskjálftum.
3.. Efnislegur árangur: Vandamál við að uppfylla staðla fyrir þrýstihylki
Til að búa til þrýstihylki verða efnin að uppfylla nákvæmar staðla fyrir hluti eins og styrk, hörku, tæringarþol og stöðugleika við lágan hita. Núna er hægt að uppfylla flest vinnuaðstæður með efnunum sem eru reglulega notuð við 3D prentun:
TI6AL4V er algeng títanblöndu sem notuð er í Aerospace. Það hefur togstyrk 890 MPa, lenging 10%og mikil hörku jafnvel við -196 gráðu. Prófun með Kitech sýnir að Titanium álþrýstingsskip sem gerð eru með DED tækni breyta ekki lögun við erfiðar aðstæður og uppfylla ASME BPVC staðalinn.
Nikkel - byggð málmblöndur eins og Inconel 718 eru sterk jafnvel við háan hitastig 650 gráðu, sem gerir þær góðar fyrir gasturbínuþrýstingaskip. Eftir hitameðferð höfðu nikkelið - byggð álblöð sem gerð var af GE með SLM tækni fínni kornastærð og 20% ​​hærri styrk við hátt hitastig.
ALSI10mg er létt álblöndu (þéttleiki 2,7 g/cm³) sem er oft notaður í þrýstipokkum í bifreiðum og rafeindatækjum. Það hefur togstyrk 310 MPa og T6 hitameðferð getur gert það enn sterkara, sem uppfyllir EN 13445 staðalinn.
En anisotropy efna sem notuð eru við 3D prentun er enn vandamál. Rannsóknir benda til þess að þreytustyrkur íhluta sem framleiddur er með SLM aðferðinni í lóðréttri stefnumörkun sé 15% til 20% óæðri samanborið við lárétta stefnu. Til að losna við svitahola og hækka efnisþéttleika í yfir 99,9%verður að gera heitt isostatic pressing (mjöðm) eftir meðferð.