Hversu endingargóðir eru flutningshlutar framleiddir með málmprentunartækni?

1.. Efnislegur árangur: Stökk frá „nothæfu“ til „ákjósanlegs“
Bylting í rannsóknum á efnum hefur gert málm 3D prentun endast lengur. Sem dæmi má nefna að títanblöndur, nikkel - byggir málmblöndur og há - Entropy málmblöndur eru öll há - frammistöðuefni. Prentaðir hlutar þeirra hafa staðið sig sem og betri en hefðbundnar álit í háu - hitastigi og háu - streituástandi.
Titanium ál er létt og sterk.
3D prentun á Títan -álflutningshlutum er algengur í geimferðariðnaðinum. Til dæmis gerir Bugatti Titanium álbremsur sem vega aðeins 2,9 kg með því að nota Laser Powder Bed Melting (PBF - lb) tækni. Þetta er 41,6% lækkun á þyngd miðað við hefðbundnar áli. Á sama tíma dregur úr hagræðingu á grannfræði svæðið á streitustyrk um 30% og heldur togstyrknum við 800MPa við háan hita 600 gráðu, og það er það sem F1 hemlakerfi þarf.
Nikkel - byggðar málmblöndur sem standast tæringu og þreytu
3D prentun á nikkel - byggðum álfelgum stokka hefur lagað vandamálið við tæringu milli tæringar sem gerist í hefðbundnum suðuaðferðum í jarðolíuiðnaðinum. Eftir 100.000 þreytuprófanir höfðu Inconel 718 skafthlutarnir sem ákveðið fyrirtæki framleiddi með því að nota rafeindageislamiðlun (EBM) tækni 50% lægra hlutfall sprungu en áföll. Meðan á prentunarferlinu stendur, vaxa lítið jafngild kornvirki, sem er lykillinn að því að stöðva sprungur frá því að byrja.
Miklar óreiðu málmblöndur geta aðlagast fjölmörgum umhverfi.
Vegna þess að þeir eru með marga meginhluta, geta háar óreiðu málmblöndur haldið styrk sínum jafnvel við hátt hitastig. Hátt - Entropy álfelgur fyrir 3D prentun sem ákveðið rannsóknarteymi gerði er 200% betra við að standast oxun við háan hita 600 gráðu en dæmigert nikkel - byggð málmblöndur. Topology hagræðing hefur gert flugvélabínublöðin 30% léttari en haldið þeim sterkum og varir 1,5 sinnum lengri en venjulegir hlutar.
2.. Bæta ferla: Að fara frá „mótun“ yfir í „stjórnanlegan árangur“
Styrkur 3D prentunar úr málmi fer eftir efninu og hversu vel ferli breytur er stjórnað. Með því að hámarka þætti eins og leysirafl, skanna hraða og lagþykkt á þann hátt sem vinnur saman er mögulegt að bæla virkan innri galla í hlutum og stjórna eiginleikum vefja í ákveðna átt.
Tækni til að bæla galla
Svitaholur og sprungur eru algengustu vandamálin sem gera prentaðar vörur minna endingargóðar. Til dæmis, með SLM tækni, skiptir „Island Scanning“ tæknin stakan - lagskannarsvæði í nokkrar litlar eyjar og breytir skönnunarstefnu af handahófi. Þetta getur mjög lækkað leifarálag og porosity frá 3% í minna en 0,2%. Ultrasonic próf sýndu að innri bilunarþéttleiki 3D prentaðra gíra sem gerður var af ákveðnu fyrirtæki var 80% lægra en hefðbundinna steypu og gírarnir stóðu þrisvar sinnum lengur áður en þeir brotnuðu.
Að stjórna afkomu stofnana
Að stjórna leysirorkuinntakinu gerir það mögulegt að fá kornstærð dreifingu í mismunandi hlutum hlutans. Til dæmis er há - orkuspennu skönnun notuð við lyklakipp flutningsskaftsins til að búa til sekt - kornað styrkingarsvæði (kornastærð<10 μ m), which makes the material more resistant to wear. Low energy density scanning is used in the shaft area to create coarse grain regions (grain size 50–100 μ m) and make the material less brittle. Compared to regular parts, this "functionally graded material*" design makes 3D printed shaft parts work 40% better overall.
Tækni til að styrkja eftir vinnslu
Heitt isostatic pressing (mjöðm) og skotpeening eru tvær færslur - meðferðaraðferðir sem geta gert prentaða hluti enn endingargóðari. Eftir mjöðmameðferð hefur 3D prentuð plánetubúnaðarfyrirtæki sem gert er af ákveðnu fyrirtæki hærri þéttleika (frá 99,2% til 99,95%) og hærri hörku á stofuhita (frá 25J/cm² til 45J/cm²). Skot Peening meðferð vekur upp yfirborðsþjöppunarálagið í -600MPa og þreytumörkin um 25%.
3.. Umsóknarmál: Frá rannsóknarstofunni til verksmiðjunnar, staðfestingar
Margfeldi atvinnugreinar hafa prófað þrek málm 3D prentaða flutningshluta og notkun þeirra er að vaxa úr háu - endabúnaði til hversdagslegra hluta.
Aerospace: Diskur fyrir vélar hverfla
Ákveðið flugfyrirtæki prentar nikkel - byggða álfellu diska með SLM tækni. Rekstrarhitastigið er lækkað um 50 gráðu með því að bæta við innri samsvörunarrásum og þyngdin er lækkuð um 15% með því að hámarka grannfræði. Eftir 1000 klukkustundir af prófum á bekknum hefur það hátt - hitastigskreppulíf hækkað um 20% miðað við reglulega áföll. Þetta þýðir að það getur fullnægt þörfum nýrrar kynslóðar flugvéla.
Nýir orkubílar: mótorás
Sérstakt bílafyrirtæki starfaði 3D - prentað sandform til að gera prófun á verslunarkortavatni - kælt mótorstokka. Hönnun innri spíralflæðisrásarinnar gerði hitaleiðina 40% betri og þyngdin fór úr 8 kg í 5 kg, sem er 37,5% lækkun. Öxi hálsinn klæddist varla 0,02 mm eftir 200.000 km af raunverulegum - heimsprófum, sem er mun minna en venjuleg hönnunarmörk 0,1 mm fyrir hluta.
Gervi samskeyti er lækningatæki.
Ákveðið læknisfyrirtæki gerir Titanium álfelgur í mjöðmum stilkur með 3D prentun. Þyngdin er skorin niður frá venjulegu 200g í 120g með grindarbyggingu og er porosity haldið á bilinu 60% og 80% til að hjálpa beinfrumum að vaxa. Eftir fimm ára klínískt fylgdu - upp, var bata tíma sjúklingsins eftir skurðaðgerð um 30%og hlutfallið þar sem stoðtækið lækkaði úr 5%í 0,5%.