Sut mae argraffu 3D metel yn perfformio mewn cydrannau gweithgynhyrchu o dan amodau tymheredd - uchel?

一, newid mawr yn rhinweddau deunyddiau: o "amhosibl" i "super perfformiad"
1. Rheolaeth fanwl iawn ar ficrostrwythur
Cyfradd oeri cyflymArgraffu Metel 3D(Mae hyd at 10 ³ -10 ⁷ gradd /au) wedi trawsnewid yn llwyr y ffordd yr arferai castio weithio, a oedd trwy ddatblygiad dendritig. Nickel - Mae aloion tymheredd uchel - yn enghraifft dda. Mae angen wythnosau lawer o driniaeth wres homogeneiddio cemegol ar ddulliau traddodiadol oherwydd gwahanu dendritig. Fodd bynnag, mae argraffu 3D yn creu strwythurau grawn cellog bach yn uniongyrchol, sy'n golygu nad oes angen y cam homogeneiddio. Gall triniaeth gwres cyfeiriadol hefyd reoli'n union faint 'dyodiad cyfnod i lawr i'r lefel nanoscale. Gwerthusodd NASA lafnau tyrbin aloi wedi'i seilio ar nicel printiedig - a chanfod eu bod yn cadw 98% o'u cryfder gwreiddiol ar dymheredd uchel o 1600 gradd. Mae hyn 15% yn gryfach na ffugiadau traddodiadol.
2. Cyfansawdd gyda graddiant o wahanol ddefnyddiau
Gall argraffu 3D newid cyfansoddiad deunyddiau mewn ffordd raddiant i fodloni anghenion perfformiad gwahanol rannau o gydrannau tymheredd - uchel. Creodd tîm cobalt - wedi'i seilio ar/nicel - disg tyrbin cyfansawdd wedi'i seilio ar y ddau sy'n gwrthsefyll ymgripiad - ac sydd â bywyd blinder hir ar 1200 gradd. Fe wnaethant hyn trwy ddefnyddio technoleg cymysgu powdr ar -lein i wneud ardal graidd y ddisg yn aloi cobalt cryfder - cobalt - ac ymyl y ddisg yn dymheredd uchel - tymheredd - nicel gwrthsefyll - o bobi wedi'i seilio. Mae'r nodwedd "Un Deunydd ar gyfer Defnyddiau Lluosog" yn torri cost un darn 40% a'r amser y mae'n ei gymryd i'w astudio a'i gynhyrchu 60%.
3. Gwneud systemau aloi newydd
Defnyddiodd tîm Sefydliad Metelau Academi Gwyddorau Tsieineaidd dechnoleg ymasiad gwely powdr laser (LPBF) i wneud yr al - fe - v - si - aloi alwminiwm SC. Mae ganddo gryfder tynnol o 450MPA ar 400 gradd o hyd, sy'n llenwi bwlch perfformiad aloion alwminiwm traddodiadol yn yr ystod tymheredd gradd 200-450. Y prif ddatblygiad arloesol yw:
Strwythur cyfansawdd amorffaidd/crisialog: Mae canol y pwll toddi yn oeri yn gyflym, gan ffurfio rhwydwaith amorffaidd sy'n ei gwneud hi'n anodd i ddadleoliadau deithio.
Multi - Cam dyodiad Graddfa Cryfhau: Al ₈ Fe ₂ Si, Al ₁ V, a chyfnodau Nano eraill yn gweithio gyda'i gilydd ar y rhyngwyneb Al ∝ SC i atal coarsening ar dymheredd uchel.
Rheoli Ffiniau Grawn Elfen Scandium: Mae elfen SC yn mireinio grawn ac yn dal ffiniau grawn yn eu lle, gan eu gwneud 70% yn llai tebygol o gracio wrth eu cynhesu.
2, Syniadau Newydd yn y Broses Gweithgynhyrchu: Mynd o "Tynnu" i "Ychwanegol"
1. Mowldio strwythurau cymhleth mewn un darn
Yn y gorffennol, roedd angen dwsinau o gamau i wneud cydrannau tymheredd uchel - i lunio gwahanol rannau. Fodd bynnag, gydag argraffu 3D, gallwch wneud nodweddion cymhleth yn uniongyrchol fel strwythurau diliau biomimetig a sianeli oeri cydffurfiol. Mae cwmni awyrofod penodol yn gwneud llafnau tyrbin sydd wedi'u cysylltu â strwythur oeri diliau biomimetig. Mae hyn yn gwneud oeri 40% yn fwy effeithiol ac yn dyblu oes y llafnau. Mae leinin siambr hylosgi'r injan awyren wedi'i argraffu gyda sianeli oeri haen - haen gan ddefnyddio technoleg toddi trawst electron (EBM). Ar ôl cael ei drin â gwasgu isostatig poeth, mae'r perfformiad ymgripiad tymheredd - uchel cystal â pherfformiad ffugiadau ac yn pasio'r prawf mainc 3000 awr.
2. Integreiddio ysgafn a swyddogaethol
Gall argraffu 3D wneud rhannau tymheredd uchel - 30% i 70% yn ysgafnach trwy ddyluniad optimeiddio topoleg. Mae gan gar rasio Porsche 911 GT2 RS bistonau aloi titaniwm argraffedig 3D sydd wedi adeiladu - mewn sianeli oeri. Mae'r sianeli hyn yn gwella allbwn injan 30 marchnerth ac yn torri pwysau 15%. Yn bwysicach fyth, mae technoleg argraffu deunydd aml - yn caniatáu ichi roi rhannau electronig fel synwyryddion ac actiwadyddion yn iawn ar swbstradau metel, a dyna sut y cyflawnir "deallusrwydd swyddogaeth strwythur".
3. Chwyldro mewn cynnal a chadw ac ail -weithgynhyrchu
Gall technoleg dyddodiad ynni cyfeiriedig 3D (DED) drwsio rhannau tymheredd uchel - gyda difrod lleol yn gywir iawn. Defnyddir techneg cladin laser gan orsaf bŵer benodol i drwsio llafnau tyrbin nwy . 3 D Mae sganio'r adrannau sydd wedi torri yn gwneud y llwybr atgyweirio, ac yna mae'r un powdr yn cael ei doddi haen fesul haen. Ar ôl bod yn sefydlog, mae cryfder blinder y rhannau yn mynd yn ôl i 95% o rannau newydd, sy'n arbed 700,000 yuan bob atgyweiriad.
3, yn defnyddio a phroblemau yn y diwydiant: y naid o'r labordy i ddiwydiant
1. Y diwydiant awyrennau yw maes y gad allweddol
Peiriant Awyrennau: Mae ffroenell tanwydd yr injan naid o GE Aviation yn cyfuno 20 rhan yn un gan ddefnyddio argraffu 3D, gan ei wneud 200 gradd yn fwy gwrthsefyll gwres a phum gwaith yn hirach - yn para;
Peiriant Roced: Profodd NASA siambr byrdwn wedi'i wneud o aloi alwminiwm printiedig 3D - sy'n defnyddio mecanwaith oeri adfywiol i gadw tymheredd y wal fewnol o dan y pwynt toddi. Cynyddodd hyn ddwysedd byrdwn 30%.
Awyrennau Hypersonig: Mae tîm wedi gwneud rhan pen poeth aloi rheniwm twngsten a all drin tymheredd uchel sydyn o 3000 gradd. Mae hwn yn gefnogaeth faterol bwysig ar gyfer arfau hypersonig.
2. Datblygiadau newydd ym mharthau ynni a diwydiant
Tyrbin Nwy: Mae siambr hylosgi tyrbin nwy printiedig Siemens Energy yn gwella siambr hylosgi tyrbin nwy printiedig 2% ac yn torri allyriadau nitrogen ocsid 15% trwy ddefnyddio dyluniad sianel llif biomimetig.
Mae tiwb cladin aloi zirconium printiedig zirconium ar gyfer offer ynni niwclear ar gyfer cyrydiad mewn cyrydiad - stêm tymheredd 400 gradd o uchder - stêm tymheredd, gan wneud y bedwaredd genhedlaeth, gan wneud yr adweithydd niwclear pedwerydd cenhedlaeth yn fwy saffer.
Mae Bosch wedi gwneud rotor turbocharger wedi'i argraffu 3D ar gyfer y diwydiant modurol sy'n gwneud y rotor 15% yn gryfach yn erbyn ymgripiad a 40% yn gyflymach i ymateb ar 1200 gradd.
3. Problemau a ffyrdd pwysig i'w datrys
Cronfa ddata o ddeunyddiau coll: Gall gymryd hyd at ddwy flynedd i gynhyrchu aloion tymheredd - uchel newydd, a seilwaith data mawr ar gyfer olrhain pa mor dda y mae'r broses gyfansoddi yn gweithio y mae angen sefydlu.
Rheoli Sefydlogrwydd Proses: Mae dyluniad ffroenell roced wedi gofyn am dros 200 o newidiadau i'w baramedrau ac mae angen ei greu mewn monitro situ - a chaeedig - Systemau rheoli dolen;
Treuliau uchel ar ôl eu prosesu: Mae angen i ddisg y tyrbin fynd trwy saith cam, megis cefnogaeth, trin gwres a pheiriannu. Mae hyn yn costio 40% o'r gost gyffredinol ac mae'n cynnwys creu system ddeunydd prosesu nad yw'n -.
Peryglon Amgylcheddol a Diogelwch: Mae prosesu powdr metel gwastraff yn costio 12% o gostau gweithredol, ac mae angen gwneud dulliau newydd ar gyfer ailgylchu ac argraffu gyda llai o lwch.