الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد: التصنيع الإضافي لخدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد للسبائك عالية الأداء

1. المفاهيم الأساسية وصقل الفئات

1.1 التفسير والجهاز الأساسي

(3د مسحوق سبائك الطباعة)

طباعة ثلاثية الأبعاد على الفولاذ, يشار إليها أيضًا باسم تصنيع المضافات المعدنية (أكون), هي استراتيجية بناء طبقة تلو الأخرى تقوم ببناء مكونات معدنية ثلاثية الأبعاد مباشرة من الإصدارات الرقمية باستخدام المواد الخام المسحوقة أو السلكية.

على عكس طرق الطرح مثل الطحن أو الخراطة, التي تتخلص من المنتج للوصول إلى الشكل, يضيف Steel AM المنتج عند الحاجة, تمكين التعقيد الهندسي غير العادي مع القليل جدا من النفايات.

تبدأ العملية بإصدار CAD ثلاثي الأبعاد مقسم إلى طبقات رفيعة مستقيمة (عموما 20– 100 ميكرون سميكة). مصدر عالي الطاقة– شعاع الليزر أو الإلكترون– يذيب أو يدمج قطع الفولاذ بدقة وفقًا للمقطع العرضي لكل طبقة, والتي تتصلب عند التبريد لتشكل مادة صلبة سميكة.

تتكرر هذه الدورة حتى يتم إنشاء المكون الكامل, عادة في أجواء خاملة (الأرجون أو النيتروجين) لمنع أكسدة السبائك سريعة الاستجابة مثل التيتانيوم أو الألومنيوم خفيف الوزن.

البنية المجهرية الناتجة, العقارات السكنية أو التجارية الميكانيكية, ويتم تنظيم طلاء السطح بواسطة الخلفية الحرارية, نهج الاختيار, وخصائص المواد, تتطلب مراقبة دقيقة لمواصفات الإجراء.

1.2 تقنيات AM المعدنية الهامة

كلا الانصهار مسحوق السرير المهيمن (PBF) التقنيات الحديثة هي ما يميز ذوبان الليزر (حركة تحرير السودان) وشعاع الإلكترون من ذوبان الضوء (إب).

يستخدم SLM ليزر ألياف عالي الطاقة (عادة 200– 1000 دبليو) لإذابة مسحوق المعدن بالكامل في غرفة مملوءة بالأرجون, إنتاج كثافة شبه كاملة (> 99.5%) أجزاء ذات دقة وظيفية دقيقة ومناطق سطحية ناعمة.

يستخدم EBM شعاع الإلكترون عالي الجهد في بيئة المكنسة الكهربائية, يعمل عند مستويات درجة حرارة بناء أعلى (600– 1000 درجة مئوية), مما يقلل من القلق المتبقي ويسمح بمعالجة مقاومة التشقق للسبائك الهشة مثل Ti-6Al-4V أو Inconel 718.

ما وراء PBF, ترسيب الطاقة الموجهة (دائرة التنمية الاقتصادية)– تتكون من ترسيب المعادن بالليزر (إل إم دي) وتصنيع مكونات قوس الحبل (وام)– يغذي مسحوقًا معدنيًا أو كابلًا في حوض سباحة سائل تم إنشاؤه بواسطة الليزر, بلازما, أو القوس الكهربائي, مناسبة للتثبيتات واسعة النطاق أو الأجزاء ذات الشكل القريب من الشبكة.

النفث بيندر, ولكن أقل بكثير بالنسبة للمعادن, يتضمن نقل عامل ربط السوائل إلى طبقات المسحوق المعدني, تليها تلبيد في نظام التدفئة; يستخدم سرعة عالية ولكن كثافة أقل ودقة الأبعاد.

يعمل كل ابتكار على تثبيت الحلول الوسط في القرار, سعر البناء, التوافق المادي, واحتياجات ما بعد المعالجة, خيار التوجيه بناءً على متطلبات التطبيق.

2. المواد والاعتبارات المعدنية

2.1 السبائك المشتركة وتطبيقاتها

تدعم الطباعة الفولاذية ثلاثية الأبعاد مجموعة متنوعة من سبائك التصميم, تتكون من الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال, 316ل, 17-4الرقم الهيدروجيني), فولاذ الأداة (ح13, ماراجينغ الصلب), السبائك الفائقة القائمة على النيكل (إنكونيل 625, 718), سبائك التيتانيوم (تي-6Al-4V, CP-Ti), الألومنيوم خفيف الوزن (السي10 ملغ, الشوري تعديل آل), والكوبالت والكروم (كوكرمو).

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة التدهور والقدرة على التحمل المتواضعة للمشعبات الموائعية والأدوات السريرية.

(3د مسحوق سبائك الطباعة)

تتقن سبائك النيكل الفائقة إعدادات درجات الحرارة العالية مثل شفرات التوربينات وفوهات الصواريخ بسبب مقاومتها للزحف واستقرار الأكسدة.

تدمج سبائك التيتانيوم نسب القوة إلى الكثافة العالية مع التوافق الحيوي, مما يجعلها مناسبة للأقواس الفضائية وزراعة العظام.

تتيح سبائك الألومنيوم استخدام مكونات معمارية خفيفة الوزن في تطبيقات السيارات والطائرات بدون طيار, على الرغم من صعوبات وضع الانعكاسية العالية والتوصيل الحراري في امتصاص الليزر واستقرار حوض السباحة الذائب.

يستمر تطوير المنتج باستخدام السبائك ذات الإنتروبيا العالية (في هيا) ومكياج متدرج وظيفيًا ينقل المنازل إلى جزء واحد.

2.2 البنية المجهرية ومتطلبات ما بعد المعالجة

تعمل دورات التسخين والتبريد السريعة في المعدن AM على إنشاء هياكل مجهرية متميزة– غالبًا ما تصطف التشعبات المتحركة الكبيرة أو الحبوب العمودية مع دوران الحرارة– التي تختلف بشكل كبير عن نظائرها المصبوبة أو المطاوع.

في حين أن هذا يمكن أن يعزز القدرة على التحمل من خلال صقل الحبوب, قد يعرض أيضًا تباين الخواص, المسامية, أو التوتر والقلق المتبقي الذي يعرض أداء الإرهاق للخطر.

بالتالي, تحتاج جميع مكونات AM المعدنية تقريبًا إلى مرحلة ما بعد المعالجة: تخفيف التوتر الصلب للحد من التشويه, دفع متساوي الضغط الساخن (خاصرة) لإغلاق المسام الداخلية, بالقطع للمقاومات الحرجة, واستكمال مساحة السطح (على سبيل المثال, التلميع الكهربائي, طلقة نارية) لتحسين حياة الإرهاق.

يتم تخصيص العلاجات الحرارية لأنظمة السبائك– على سبيل المثال, خيار الشيخوخة لمدة 17-4PH لإنجاز تصلب هطول الأمطار, أو التلدين بيتا لـ Ti-6Al-4V لتعزيز الليونة.

تعتمد مراقبة الجودة على الفحص غير المدمر (NDT) مثل التصوير المقطعي المحوسب (ط م) والفحص بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف المشكلات الداخلية التي لا يمكن اكتشافها بالعين المجردة.

3. مرونة التصميم والتأثير الصناعي

3.1 التكنولوجيا الهندسية والاستيعاب الوظيفي

تفتح الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد معايير التخطيط المستحيلة مع الإنتاج القياسي, مثل شبكات التبريد المطابق الداخلي في قوالب النار, أطر شعرية لتقليل الوزن, ودورات تدريبية محسّنة للطوبولوجيا تقلل من استخدام المواد.

يمكن الآن نشر المكونات التي يتم استدعاؤها للإعداد من العديد من الأجزاء كأجهزة متجانسة, تقليل المفاصل, البراغي, وعوامل الفشل المحتملة.

يعمل هذا التكامل المفيد على تعزيز الموثوقية في مجال الطيران والأدوات الطبية مع تقليل تعقيد سلسلة التوريد وتكاليف التوريد.

صيغ التصميم التوليدية, مقترنًا بالتحسين المعتمد على المحاكاة, تطوير الأشكال الطبيعية التي تلبي أهداف الأداء على الفور ضمن حصص حقيقية, دفع حدود الأداء.

أصبح التخصيص على نطاق واسع ممكنًا– تيجان الأسنان, زرعات خاصة بالمريض, ويمكن إنتاج تجهيزات الطيران المخصصة ماليًا دون إعادة تجهيزها.

3.2 تعزيز القطاع المحدد والقيمة الاقتصادية

الفضاء الجوي يقود التبني, مع أعمال مثل فوهات الغاز لطباعة السفر من GE Air لمحركات LEAP– توحيد 20 المكونات في واحد, تقليل الوزن عن طريق 25%, وتحسين المتانة خمسة أضعاف.

يستفيد منتجو الأجهزة الطبية من AM في سيقان الورك المسامية التي تحفز نمو العظام وألواح الجمجمة التي تطابق التشريح الفردي من الأشعة المقطعية.

تستخدم شركات السيارات الفولاذ AM للنماذج الأولية السريعة, بين قوسين خفيفة الوزن, وعناصر السباق عالية الأداء حيث يفوق الأداء التكلفة.

تستفيد صناعات الأدوات من القوالب المبردة بشكل مطابق والتي تقلل أوقات الدورات تقريبًا 70%, زيادة الأداء في الإنتاج الضخم.

بينما تستمر أسعار المصنع في الارتفاع (200ك– 2م), انخفاض الأسعار, تحسين الإنتاجية, تعمل مصادر بيانات المنتج المعتمدة على توسيع نطاق الوصول إلى مكاتب الأعمال والخدمات متوسطة الحجم.

4. التحديات والتوجهات المستقبلية

4.1 العوائق الفنية والاعتمادية

رغم التطور, يواجه المعدن AM عقبات في التكرار, مؤهل, والتوحيد القياسي.

اختلافات صغيرة في كيمياء المسحوق, محتوى الويب الرطب, أو يمكن للتركيز بالليزر أن يغير المباني الميكانيكية, المطالبة بمراقبة صارمة للعمليات والمراقبة في الموقع (على سبيل المثال, تذوب الكاميرات الإلكترونية لحمام السباحة, وحدات الاستشعار الصوتي).

الاعتماد للتطبيقات الحرجة للسلامة– وخاصة في مجال السفر الجوي والصناعات النووية– يتطلب التحقق الإحصائي الشامل ضمن هياكل مثل ASTM F42, إسو / أستم 52900, و نادكاب, وهي طويلة ومكلفة.

إجراءات إعادة استخدام المسحوق, مخاطر التلوث, كما أن الافتقار إلى متطلبات المواد العالمية يزيد من تعقيد التوسع التجاري.

الجهود جارية لإنشاء توائم إلكترونية تربط مواصفات العملية بأداء المكونات, تمكين ضمان الجودة التنبؤية والتتبع.

4.2 الاتجاهات الناشئة ومعدات الجيل القادم

تتكون التحسينات المستقبلية من أنظمة الليزر المتعددة (4– 12 الليزر) التي تعزز بشكل كبير معدلات البناء, المعدات الهجينة التي تتضمن AM مع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في نظام واحد, وصناعة السبائك في الموقع للمكياج حسب الطلب.

يتم دمج النظام الخبير لاكتشاف المشكلات في الوقت الفعلي وتعديل المواصفات التكيفية أثناء الطباعة.

تركز الجهود المستدامة على إعادة تدوير المسحوق ذو الحلقة المغلقة, شعاع مصادر الضوء الموفرة للطاقة, وتقييمات دورة الحياة لتحديد الفوائد البيئية مقارنة بالمناهج التقليدية.

الأبحاث المتعلقة ب الليزر فائق السرعة, رذاذ بارد صباحا, وقد تتغلب الطباعة بمساعدة المجال المغناطيسي على القيود الحالية في الانعكاس, التوتر والقلق المتكرر, والتحكم في محاذاة الحبوب.

ومع نمو هذه التطورات, من المؤكد أن الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ستتغير من جهاز النماذج الأولية المتخصصة إلى تقنية الإنتاج السائدة– إعادة تشكيل كيفية تصنيع الأجزاء الفولاذية عالية القيمة, صنع, وطرحها في الأسواق.

5. موزع

TRUNNANO هي المورد لمسحوق التنغستن الكروي مع أكثر من ذلك 12 سنوات من الخبرة في الحفاظ على الطاقة في بناء النانو وتطوير تكنولوجيا النانو. ويقبل الدفع عن طريق بطاقة الائتمان, تي/تي, ويسترن يونيون وباي بال. ستقوم Trunnano بشحن البضائع إلى العملاء في الخارج من خلال FedEx, دي إتش إل, عن طريق الجو, أو عن طريق البحر. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن مسحوق التنغستن الكروي, لا تتردد في الاتصال بنا وإرسال استفسار.
العلامات: 3د الطباعة, 3د طباعة مسحوق المعادن, طباعة مسحوق المعادن ثلاثية الأبعاد

جميع المقالات والصور من الإنترنت. إذا كان هناك أي قضايا حقوق الطبع والنشر, يرجى الاتصال بنا في الوقت المناسب للحذف.

الاستفسار لنا