A yw cymorth hydawdd yn ymarferol mewn argraffu metel 3D?

1. Egwyddor dechnegol: Anod aberthol ar gyfer datblygiad electrocemegol
Y dull amddiffyn anod aberthol, sy'n defnyddio'r gwahaniaeth mewn potensial rhwng dau fetel yn yr electrolyte i achosi cyrydiad dethol, yw'r sail ar gyfer y dechnoleg cymorth hydawdd. Mewn argraffu metel 3D, defnyddir y dechneg hon mewn ffordd newydd i wahanu'r rhan-gorff o'r strwythur ategol:
Dewis y deunyddiau cywir: Defnyddiwch fetelau nad ydynt yn rhydu (fel dur di-staen) ar gyfer y rhannau a'r metelau sy'n rhydu (fel dur carbon isel) ar gyfer y cynheiliaid. Er enghraifft, defnyddiodd tîm Prifysgol Talaith Arizona gymysgedd o ddur di-staen AISI 431 (ar gyfer rhannau) a dur carbon isel Metco 91 (ar gyfer cynheiliaid) i wneud i'r cynheiliaid hydoddi mewn asid nitrig heb niweidio arwynebau'r rhannau.
Cyflymder electrocemegol-i fyny: Mae defnyddio asid nitrig yn syml yn achosi cyrydiad yn arafach (dim ond 1.4mm o ddur carbon y mae'n hydoddi mewn 10 awr), ond mae ychwanegu swigod ocsigen yn ei wneud 6 gwaith yn gyflymach. Mae ocsigen yn torri i lawr yr haen goddefol ar wyneb dur carbon, yn cyflymu datblygiad cerrynt cyrydiad, ac yn diddymu'r 7mm olaf o ddur carbon yn llwyr mewn 6 awr.
Rheolaeth sy'n ddetholus: Ar gyfer deunyddiau ategol, rhaid i electrolytau fod â detholedd hydoddedd o fwy na 100:1. Er enghraifft, mae asid nitrig yn bwyta dur carbon dros 1000 gwaith yn gyflymach nag y mae mewn dur di-staen, sy'n golygu nad yw corff y gydran yn cael ei niweidio.
2. Cydnawsedd Deunyddiau: Cyfyngiadau a Moddion Metelegol
Er mwyn defnyddio cymorth hydawdd mewn diwydiant, mae angen datrys dwy broblem fawr mewn gwyddor deunyddiau:
Cydweddoldeb metelegol: Rhaid i ddeunyddiau ategol a deunyddiau cydrannol fodloni'r amodau canlynol:
Tebygrwydd strwythurol grisial: i atal cracio straen rhyngwyneb a all ddigwydd pan fo'r cyfernodau ehangu thermol yn wahanol. Er enghraifft, mae gan ddur carbon isel a dur di-staen strwythurau ciwbig sy'n canolbwyntio ar yr wyneb a gwahaniaeth cyfernod ehangu thermol o lai na 10%. Mae hyn yn golygu y gallant drin newidiadau tymheredd uchel yn ystod argraffu metel 3D.
Cadwch draw oddi wrth gyfansoddion rhyngfetelaidd: Mae rhai cyfuniadau o ddeunyddiau, megis titaniwm ac aloion alwminiwm, yn fwy tebygol o fynd yn frau ar dymheredd uchel. Er mwyn osgoi hyn, mae angen i chi reoleiddio paramedrau'r broses neu adeiladu haen gyfryngol.
Ehangu'r system ddeunyddiau: Mae ymchwil gyfredol wedi dangos bod y system dur di-staen dur carbon yn bosibl, a bydd angen gwneud cyfuniadau pellach o ddeunyddiau yn y dyfodol.
Aloi tymheredd uchel: Gellir defnyddio Inconel 718 a rhai deunyddiau anod aberthol gyda'i gilydd i wneud rhannau pen poeth ar gyfer peiriannau awyrennau.
Aloi titaniwm: Trwy -diwnio'r fformiwla electrolyte yn fân, gall Ti6Al4V a chymorth hydawdd weithio gyda'i gilydd.
Metelau gwrthsafol: Er mwyn cael gwared ar gynhaliaeth o fetelau pwynt sy'n toddi uchel fel twngsten a tantalwm, mae angen i ni greu systemau electrocemegol sy'n gweithio ar dymheredd uchel.
3, Optimeiddio prosesau: gwneud y naid o'r labordy i'r llinell gynhyrchu
Er mwyn diwydiannu technoleg cymorth hydawdd, rhaid goresgyn tair tagfa broses sylweddol:
Gwella effeithlonrwydd cyrydiad: Technoleg electrocemegol pwls: Mae'n helpu i ddileu cynhyrchion cyrydiad ac atal haenau goddefol rhag ffurfio trwy droi'r cerrynt ymlaen ac i ffwrdd. Er enghraifft, gall foltedd pwls wneud i ddur carbon gyrydu deirgwaith yn gyflymach.
Cymorth uwchsonig: Mae ychwanegu tonnau ultrasonic i'r electrolyte yn cyflymu trosglwyddiad màs trwy achosi cavitation, sy'n lleihau'r amser cyrydiad o fwy na 50%.
Rheoli ansawdd yr wyneb:
System ar gyfer cylchredeg electrolytau: Mae pwmpio electrolytau sy'n cylchredeg yn cadw'r garwedd arwyneb rhag gwaethygu trwy atal anghysondebau crynodiad lleol. Er enghraifft, gall tanc cyrydiad chwistrellu wneud wyneb eitemau'n llai garw, o Ra10 μ m i Ra2 μ m.
sgleinio ar ôl triniaeth: Gall cyrydiad electrocemegol, ynghyd â dulliau digyswllt fel sgleinio magnetorheolegol, wneud arwyneb mor llyfn â drych (Ra<0.1 μ m).
Integreiddio awtomataidd:
System ar gyfer dod o hyd i bethau ar-lein: Mae CT diwydiannol yn caniatáu-monitro'r gweddillion cynhaliol mewn amser real ac addasu paramedrau cyrydiad yn ddeinamig. Er enghraifft, gall system Smart Clean GE Additive ddod o hyd i bwyntiau cymorth yn awtomatig a gwella dosbarthiad dwysedd cyfredol.
Rheoli dolen gaeedig: Defnyddiwch ddulliau dysgu peiriant i ddatblygu model sy'n rhagweld cyfradd y cyrydiad fel y gellir newid paramedrau proses yn awtomatig. Ar ôl i un cwmni awyrennau ddefnyddio'r dechneg hon, cynyddodd cyfradd tynnu cymorth o 70% i 99%.
4. Rhagolygon cais diwydiannol: o strwythurau cymhleth i gynhyrchu màs
Mewn{0}}cynhyrchu byd go iawn, mae technoleg cymorth hydawdd wedi dangos i fod yn eithaf defnyddiol:
Yn y maes awyrofod, mae GE Aviation yn defnyddio argraffu cymorth hydawdd i wneud siambr hylosgi Inconel 718. Mae hyn yn lleihau'r amser y mae'n ei gymryd i gael gwared ar y gefnogaeth o 40 awr i 8 awr, ac nid oes unrhyw farciau o ddifrod mecanyddol ar yr wyneb.
Mae gwneuthurwr lloeren wedi llwyddo i argraffu cyfnewidydd gwres gyda 2000 o ficrosianelau gan ddefnyddio technoleg cymorth hydawdd. Dim ond 0.5mm o led yw'r sianeli ac mae'r gyfradd gweddillion powdr yn llai na 0.1%.
Mewnblaniadau meddygol: Cymal clun personol: Mae Johnson & Johnson Medical yn cyflogi cefnogaeth hydawdd i argraffu cymalau clun Ti6Al4V gyda garwedd arwyneb o Ra0.8 μ m. Mae hyn yn bodloni safonau mewnblaniad orthopedig ac yn osgoi anawsterau gyda chaledu wyneb a all ddigwydd gyda pheiriannu traddodiadol.
Mewnblaniadau deintyddol: Mae cwmni deintyddol wedi torri'r amser y mae'n ei gymryd i argraffu mewnblaniadau o dri diwrnod i un diwrnod gan ddefnyddio technoleg cymorth hydawdd. Mae hyn wedi torri prisiau o 40%.
Gwneud mowldiau: Gwneir mowld oeri hyblyg trwy gyfuno dur llwydni (fel H13) gyda chefnogaeth hydawdd. Mae hyn yn caniatáu ichi argraffu sianeli oeri cymhleth. Pan ddefnyddiwyd y dechneg hon mewn ffatri llwydni ceir penodol, cynyddodd effeithlonrwydd oeri y llwydni 30% a gostyngodd yr amser a gymerodd i wneud mowld 25%.