1. Olulised mõisted ja kategooriate täpsustamine
1.1 Tõlgendamine ja põhiseade
(3d trükkimissulami pulber)
Terasest 3D printimine, nimetatakse ka metallilisandite tootmiseks (AM), on kiht-kihiline ehitusstrateegia, mis konstrueerib kolmemõõtmelisi metallkomponente otse digitaalsetest versioonidest, kasutades pulbrilist või traadi lähteainet.
Erinevalt lahutavatest meetoditest nagu freesimine või treimine, mis vabanevad tootest vormi saavutamiseks, teras AM lisab toodet just sinna, kus vaja, võimaldab erakordset geomeetrilist keerukust väga vähese raiskamisega.
Protsess algab õhukesteks sirgeteks kihtideks viilutatud 3D CAD versiooniga (üldiselt 20– 100 µm paksune). Kõrge energia allikas– laser- või elektronkiir– sulatab või sulatab täpselt teraskillud vastavalt kihi ristlõikele, mis jahutamisel tahkub, moodustades paksu tahke aine.
Seda tsüklit korratakse, kuni kogu komponent on konstrueeritud, tavaliselt inertses õhkkonnas (argoon või lämmastik) et vältida tundlike sulamite, nagu titaan või kerge alumiinium, oksüdeerumist.
Saadud mikrostruktuur, mehaanilised elamu- või äripinnad, ja pinnakatet reguleerib termiline taust, kontrolli lähenemist, ja materjali omadused, mis nõuavad protseduuri spetsifikatsioonide täpset kontrolli.
1.2 Olulised metalli AM-tehnoloogiad
Mõlemad domineerivad pulbrikihi suland (PBF) kaasaegsed tehnoloogiad on Discerning Laser Melting (SLM) ja elektronkiire sulamine (EBM).
SLM kasutab suure võimsusega kiudlaserit (tavaliselt 200– 1000 W) metallipulbri täielikuks sulatamiseks argooniga täidetud kambris, tekitades peaaegu täistiheduse (> 99.5%) osad, millel on peen funktsionaalne eraldusvõime ja siledad pinnad.
EBM kasutab kõrgepinge elektronkiirt tolmuimeja keskkonnas, töötab kõrgemal konstruktsioonitemperatuuril (600– 1000 °C), mis vähendab jääkärevust ja võimaldab pragukindlalt töödelda hapraid sulameid nagu Ti-6Al-4V või Inconel 718.
Väljaspool PBF-i, Suunatud energiasadestamine (DED)– mis koosneb metalli lasersadetisest (LMD) ja nöörikaare koostisosade tootmine (WAAM)– toidab laseriga loodud veeldatud basseini metallipulbrit või kaablit, plasma, või elektrikaar, sobib suuremahuliste kinnituste või võrgukujuliste osade jaoks.
Sideaine pihustamine, kuid palju vähem täielikult kasvatatud metallide jaoks, hõlmab vedela sideaine ülekandmist metallipulbri kihtidele, millele järgneb paagutamine küttesüsteemis; see kasutab suurt kiirust, kuid väiksemat tihedust ja mõõtmete täpsust.
Iga uuendus stabiliseerib eraldusvõime kompromisse, ehitushind, materjalide ühilduvus, ja järeltöötluse vajadused, suunav valik, mis põhineb rakenduse nõudmistel.
2. Materjalid ja metallurgilised kaalutlused
2.1 Levinud sulamid ja nende rakendused
Terasest 3D-printimine toetab mitmesuguseid disainisulameid, koosneb roostevabast terasest (nt., 316L, 17-4PH), tööriistaterased (H13, Martensiitteras), niklipõhised supersulamid (Inconel 625, 718), titaani sulamid (Ti-6Al-4V, CP-Ti), kerge alumiinium (AlSi10Mg, Sc-modifitseeritud Al), ja koobalt-kroom (CoCrMo).
Roostevabad terased kasutavad vedelikukollektorite ja kliiniliste instrumentide jaoks kulumiskindlust ja tagasihoidlikku vastupidavust.
(3d trükkimissulami pulber)
Nikli supersulamid juhivad oma roomamiskindluse ja oksüdatsioonistabiilsuse tõttu kõrge temperatuuri seadeid, nagu turbiini labad ja raketipihustid.
Titaanisulamid integreerivad kõrge tugevuse ja tiheduse suhte biosobivusega, muutes need sobivaks lennundusklambrite ja ortopeediliste implantaatide jaoks.
Alumiiniumisulamid võimaldavad kasutada kergeid arhitektuurseid komponente autodes ja droonides, kuigi nende kõrge peegelduvus ja soojusjuhtivus raskendavad laseri neeldumist ja sulamisbasseini stabiilsust.
Toote arendamine toimub suure entroopiaga sulamitega (HEAs) ja funktsionaalselt sorteeritud meigid, mis liigutavad kodusid üksikus osas.
2.2 Mikrostruktuur ja järeltöötluse nõuded
Metallist AM kiired kuumutamis- ja jahutustsüklid loovad selged mikrostruktuurid– sageli suured liikuvad dendriidid või sammaskujulised terad, mis on rivistatud soojustsirkulatsiooniga– mis erinevad oluliselt valatud või sepistatud ekvivalentidest.
Kuigi see võib teravilja täiustamise kaudu vastupidavust suurendada, see võib tekitada ka anisotroopiat, poorsus, või jääkstress ja ärevus, mis ohustavad kurnatusvõimet.
Järelikult, peaaegu kõik metallist AM komponendid vajavad järeltöötlust: pinge leevendamise lõõmutamine moonutuste vähendamiseks, kuum isostaatiline surumine (HIP) sisemiste pooride sulgemiseks, kriitiliste takistuste töötlemine, ja pinna lõpuleviimine (nt., elektropoleerimine, lask peening) kurnatuse eluea parandamiseks.
Soojusteraapiad on kohandatud sulamisüsteemidele– näiteks, võimalus vanandada 17-4 PH, et saavutada sademete tahkumine, või beetalõõmutamine Ti-6Al-4V jaoks plastilisuse suurendamiseks.
Kvaliteedikontroll põhineb mittepurustaval sõelumisel (NDT) näiteks röntgen-kompuutertomograafia (CT) ja ultrahelikontroll, et avastada silmaga märkamatud sisemised probleemid.
3. Disaini paindlikkus ja tööstuslik mõju
3.1 Geomeetriline tehnoloogia ja funktsionaalne assimilatsioon
Metallist 3D-printimine avab standardtootmise korral paigutusstandardid võimatuks, nagu sisemised konformsed jahutusvõrgud haavlivormides, sõrestikud kaalu vähendamiseks, ja topoloogiale optimeeritud tonnikursused, mis minimeerivad materjalikasutust.
Komponente, mida paljudest osadest seadistamiseks kutsutakse, saab nüüd avaldada monoliitsete seadmetena, liigeste vähendamine, poldid, ja võimalikud ebaõnnestumise tegurid.
See kasulik integratsioon suurendab kosmose- ja meditsiiniseadmete töökindlust, vähendades samal ajal tarneahela keerukust ja tarnekulusid.
Generatiivse disaini valemid, ühendatud simulatsioonipõhise optimeerimisega, looge koheselt välja loomulikud vormid, mis vastavad reaalsete partiide jõudluseesmärkidele, nihutades jõudluse piire.
Suuremahuline kohandamine on lõpuks võimalik– hambakroonid, patsiendispetsiifilised implantaadid, ja eritellimusel kosmosevarustust saab toota rahaliselt ilma ümbertööriistadeta.
3.2 Sektoripõhine edendamine ja majanduslik väärtus
Aerospace viib omaksvõttu, selliste ettevõtetega nagu GE Air travel printimisgaasi pihustid LEAP-mootorite jaoks– konsolideeruv 20 komponendid otse üheks, vähendades kaalu 25%, ja vastupidavuse parandamine viis korda.
Meditsiiniseadmete tootjad kasutavad AM-i poorsete puusatüvede jaoks, mis motiveerivad luude sissekasvu ja koljuplaate, mis vastavad CT-skaneeringute individuaalsele anatoomiale.
Autofirmad kasutavad kiireks prototüüpimiseks terasest AM, kerged klambrid, ja suure jõudlusega võidusõiduelemendid, kus jõudlus kaalub üles kulud.
Tööriistatööstused saavad kasu sobivalt jahutatud vormidest, mis lühendavad tsükliaega ligikaudu 70%, jõudluse suurendamine masstootmises.
Kuigi tootjahinnad on jätkuvalt kõrged (200k– 2M), langevad hinnad, paranenud läbilaskevõime, ja sertifitseeritud tooteandmete allikad laiendavad juurdepääsu keskmise suurusega äri- ja teenindusbüroodele.
4. Väljakutsed ja tulevikusuunad
4.1 Tehnilised ja akrediteerimisbarjäärid
Vaatamata arengule, metallist AM seisab silmitsi korratavusega, kvalifikatsioon, ja standardimine.
Väikesed erinevused pulbri keemias, wetness veebisisu, või laserfookus võib muuta mehaanilisi hooneid, nõuab ranget protsessikontrolli ja kohapealset järelevalvet (nt., sulamisbasseini elektroonilised kaamerad, akustilised andurid).
Ohutuskriitiliste rakenduste akrediteerimine– eriti lennureiside ja tuumatööstuses– nõuab põhjalikku statistilist valideerimist selliste struktuuride alusel nagu ASTM F42, ISO/ASTM 52900, ja NADCAP, mis on pikk ja kallis.
Pulbri taaskasutamise protseduurid, saastumise ohud, ja ülemaailmsete materjalinõuete puudumine raskendavad veelgi kaubanduslikku skaleerimist.
Tehakse jõupingutusi elektrooniliste kaksikute loomiseks, mis ühendaksid protsessi spetsifikatsioonid komponentide jõudlusega, võimaldades prognoositavat kvaliteedi tagamist ja jälgitavust.
4.2 Tõusvad trendid ja uue põlvkonna seadmed
Tulevased täiustused hõlmavad mitme laseriga süsteeme (4– 12 laserid) mis suurendavad oluliselt ehituse määra, hübriidseadmed, mis sisaldavad AM-i ja CNC-töötlust ühes süsteemis, ja kohapeal legeerimine eritellimusel valmistatud jumestuste jaoks.
Lisatakse ekspertsüsteem probleemide reaalajas tuvastamiseks ja spetsifikatsioonide kohandamiseks printimise ajal.
Jätkusuutlikud jõupingutused keskenduvad suletud ahelaga pulbri ringlussevõtule, energiasäästlik valgusallikate kiir, ja olelusringi hindamine, et kvantifitseerida ökoloogilist kasu võrreldes traditsiooniliste lähenemisviisidega.
Ultrakiirete laserite uurimine, chil spray AM, ja magnetvälja abil trükkimine võib ületada olemasolevad peegelduvuse piirangud, korduv stress ja ärevus, ja teravilja joondamise juhtimine.
Kui need arengud kasvavad, metallist 3D-printimine muutub kindlasti nišiprototüüpimisseadmest tavapäraseks tootmistehnikaks– väärtuslike terasdetailide valmistamise ümberkujundamine, tehtud, ja vabastatakse turgudel.
5. Turustaja
TRUNNANO on sfäärilise volframipulbri tarnija üle 12 aastatepikkune kogemus nanohoonete energiasäästu ja nanotehnoloogia arendamise vallas. See aktsepteerib krediitkaardiga makseid, T/T, West Union ja Paypal. Trunnano saadab kaubad FedExi kaudu välismaistele klientidele, DHL, õhuga, või meritsi. Kui soovite sfäärilise volframipulbri kohta rohkem teada saada, võtke meiega julgelt ühendust ja saatke päring.
Sildid: 3d trükkimine, 3d trükkimine metallipulber, pulbermetallurgia 3D printimine
Kõik artiklid ja pildid on Internetist. Kui on autoriõigustega probleeme, kustutamiseks võtke meiega õigeaegselt ühendust.
Küsige meilt