A ellir defnyddio deunyddiau metel lluosog ar gyfer argraffu'r un gydran ddiwydiannol?

一, egwyddor dechnegol: y syniad sylfaenol y tu ôl i ddewis deunyddiau a rheoli'r rhyngwyneb
Prif nod argraffu 3D metel aml - yw cael dau fetel neu fwy i asio gyda'i gilydd yn fetelegol. Mae dwy brif ffordd o wneud hyn: toddi gwely powdr (SLM/L - pbf) a dyddodiad egni dan gyfarwyddyd (DED). Er enghraifft, mae angen i dechnoleg SLM fynd y tu hwnt i dri rhwystr technolegol mawr er mwyn argraffu gyda sawl metelau:
Rheoli cydnawsedd materol
Dewiswch gyfuniad metel sydd â gwahaniaeth pwynt toddi o lai na 200 gradd a gwahaniaeth cyfernod ehangu thermol o lai na 10%. Mae NASA yn defnyddio cymysgedd o grcop - 42 aloi copr (pwynt toddi 1083 gradd) ac hr - 1 aloi tymheredd uchel wedi'i seilio ar nicel (pwynt toddi 1390 gradd) i greu bond metelegol rhwng y ddau ddeunydd mewn trawsnewidiad 0.3mm. Maent yn gwneud hyn trwy reoli'r dwysedd ynni laser (120-150 J/mm ³) a sganio cyflymder (800-1200 mm/s). Y cryfder tynnol ar y rhyngwyneb yw 420 MPa, sydd 60% yn uwch na chryfder dulliau preswyl nodweddiadol.
Adnewyddu'r dull ar gyfer gwasgaru powdr
Nid yw'r hen ffordd o ddosbarthu powdr gyda dim ond un deunydd yn gweithio ar gyfer dyddodiad eiledol metel aml -. Creodd Labordy IgCV Fraunhofer ddyfais lledaenu powdr arsugniad electrostatig a all adsorbio gwahanol bowdrau metel yn ddetholus trwy gyflenwi maes electrostatig -5000V i'r platfform adeiladu. Mae'r system yn lledaenu powdr aloi copr CW106C (yr haen fewnol) a phowdr dur 1.2709 (yr haen allanol) yn gywir iawn wrth wneud y siambr byrdwn siaced ddur copr. Y gyfradd adfer powdr yw 98%, sydd dair gwaith yn well na lledaenu powdr sgrafell mecanyddol safonol.
Rheoli deinamig paramedrau proses
Ar gyfer ardaloedd materol amrywiol, mae'n rhaid i argraffu metel aml - newid y pŵer laser, y dechneg sganio, a gosodiadau eraill mewn amser real. Mae technoleg dyddodi metel 3E Meltio yn defnyddio synwyryddion craff i gadw llygad ar dymheredd y pwll tawdd mewn amser real (gyda gwall o ± 5 gradd). Mae hefyd yn addasu'r paramedrau dyddodi yn awtomatig ar gyfer aloi titaniwm (pŵer laser 400W) ac aloi alwminiwm (pŵer laser o 250W). Mae'r dull hwn yn gwneud cromfachau injan hedfan allan o aloi titaniwm ac aloi alwminiwm. Mae gan yr ardal aloi titaniwm galedwch o HRC 38, ac mae gan yr ardal aloi alwminiwm gyfradd elongation o 18%, sydd 25% yn uwch na pherfformiad argraffu deunyddiau sengl.
2, defnydd cyffredin: symud o'r labordy i ymarfer y ffatri
1. Awyrofod: Gwneud y Siambr Hylosgi yn ysgafnach ac yn well wrth reoli gwres
Rhaid i siambr hylosgi injan roced drin fflysio nwy ar 3000 gradd ac oeri ocsigen hylif ar - 180 gradd. I gysylltu'r leinin aloi copr â'r gragen aloi wedi'i seilio ar y nicel - mewn gweithgynhyrchu traddodiadol, defnyddir weldio ffrwydrol. Gall y weithdrefn hon gymryd hyd at chwe mis. Defnyddiodd grŵp Safran yr Almaen y weithdrefn SLM i wneud siambr hylosgi bimetallig dur copr -. Trwy ddefnyddio technoleg argraffu 3D aml-fetel, roeddent yn gallu torri'r amser gweithgynhyrchu yn ei hanner a gwneud y siambr 40% yn ysgafnach. Y prif arloesi yw'r defnydd o ddyluniad deunydd wedi'i raddio'n swyddogaethol. Mae haen pontio nicraly 0.5mm o drwch rhwng aloi copr (GRCOP-84) a dur (316L). Mae'r haen hon yn newid y cyfernod ehangu thermol yn llyfn o 16.5 × 10 ⁻⁶/ gradd i 12.8 × 10 ⁻⁶/ gradd, sy'n cael gwared ar grynodiad straen rhyngwyneb.
2. Offer Ynni: Chwyldro gweithgynhyrchu sianeli oeri cydffurfiol
Wrth gynhyrchu mowldiau pigiad, mae sianeli dŵr oeri traddodiadol yn llinol yn bennaf oherwydd terfynau prosesu. Mae hyn yn achosi i feysydd tymheredd yn y mowld fod yn anwastad (gydag amrywiannau o hyd at 30 gradd), sy'n amharu ar ansawdd y mowldio cynnyrch. Mae techneg SLM bimetallig Aerosint yn argraffu sianeli oeri aloi copr (CUCR1ZR) y tu mewn i'r mewnosodiadau mowld, sy'n gwneud oeri dair gwaith yn fwy effeithiol. Mae'r dull hwn yn byrhau'r amser y mae'n ei gymryd i oeri mowldiau bumper ceir o 45 eiliad i 18 eiliad, yn torri'r defnydd o ynni ar gyfer cynhyrchu darn - sengl 60%, ac yn gwneud i'r mowldiau bara fwy na 2 filiwn o weithiau.
3. Biofeddygol: Addasu perfformiad mewnblaniadau wedi'u teilwra
Mae angen amser hir ar gymalau artiffisial wedi'u gwneud o aloi titaniwm i integreiddio ag asgwrn (6 i 12 mis). Mae tîm o Brifysgol Polytechnegol Gogledd -orllewinol wedi creu technoleg argraffu 3D bimetallig titaniwm tantalwm sydd wedi treblu cryfder y bond rhwng mewnblaniadau a meinwe esgyrn. Gwnaethpwyd hyn trwy adneuo strwythurau mandyllog tantalwm (TA) (mandylledd 65%, maint mandwll 500 μm) ar wyneb aloi titaniwm (Ti6al4v). Mae tystiolaeth glinigol yn dangos bod y cyd -fewnblaniad clun sy'n defnyddio'r dechneg hon yn cyflawni cyfradd integreiddio esgyrn o 92% tri mis ar ôl llawdriniaeth ar ôl -, ac felly'n lleihau hyd yr adsefydlu 50% o'i gymharu â mewnblaniadau aloi titaniwm confensiynol.
3, Problemau gyda thechnoleg a thueddiadau ar gyfer y dyfodol
Er bod argraffu 3D metel aml - wedi symud o'r labordy i'r byd go iawn, mae tri phroblem fawr o hyd y mae angen eu datrys cyn y gellir ei defnyddio ar raddfa eang:
Dibynadwyedd rhyngwynebau deunydd
Gall y gwahaniaeth yn y modd y gall metelau ehangu wrth gynhesu beri i graciau ffurfio wrth y rhyngwyneb. Trwy ychwanegu nano - gronynnau NBC maint (50–100 nm) wrth y rhyngwyneb copr dur -, llwyddodd tîm ymchwil MIT i wella'r cryfder bondio rhyngwynebol o 280 MPa i 410 MPa a thorri'r gyfradd lluosogi crac 80%.
Cost ac effeithlonrwydd yr offer
Mae offer SLM metel aml - yn costio 3-5 gwaith yn fwy nag offer deunydd -, a dim ond 60% yw'r cyflymder lledaenu powdr o gyflymder offer deunydd sengl -. Mae technoleg lledaenu powdr cyfochrog Siemens, sy'n defnyddio dau ben arsugniad electrostatig yn gweithio gyda'i gilydd, wedi sbarduno'r broses lledaenu powdr i 1200 mm/s ac wedi torri cost argraffu un darn 45%.
Dim System ar gyfer Safonau
Nid oes safon ansawdd byd -eang ar gyfer argraffu 3D metel aml - ar yr adeg hon. Mae'r safon drafft ISO/ASTM 52912 yn awgrymu dangosyddion fel "lled parth pontio deunydd sy'n llai na neu'n hafal i 0.5mm" a "chryfder bondio rhyngwyneb sy'n fwy na neu'n hafal i 80% o'r deunydd matrics." Y bwriad yw cael ei ryddhau'n swyddogol yn 2026.
Yn y pum mlynedd nesaf, bydd argraffu 3D metel aml - yn symud i gyfeiriad "pedwar moderneiddio":
System ag amrywiaeth o ddeunyddiau: Gwneud cyfuniadau newydd o fetelau sy'n ysgafn ac yn gryf, gan gynnwys magnesiwm titaniwm a scandium alwminiwm
Rheoli Proses Smart: Defnyddio technoleg gefell ddigidol i wella'r broses argraffu mewn amser real
Integreiddio Modiwlau Offer: Gwneud Rhannau Cyfansawdd sy'n Cyfuno Gweithgynhyrchu Ychwanegol, Trin Gwres a Pheiriannu
Ehangu nifer y lleoedd lle gellir ei ddefnyddio: ei gael i weithio ar raddfa eang mewn ardaloedd fel pŵer niwclear ac offer môr dwfn -