Yn gangen graidd o weithgynhyrchu ychwanegion, mae argraffu metel 3D yn cyflogi modelau digidol i gyfarwyddo toddi a phentyrru powdrau metel fesul haen i greu cydrannau solet. Ymhlith ei weithrediadau sylfaenol mae toddi pelydr electron (EBM) a thoddi laser dethol (SLM). Mewn SLM, defnyddir trawstiau laser ynni uchel i doddi powdrau metel, gan ganiatáu ar gyfer adeiladu haen o strwythurau cymhleth trwy reolaeth fanwl gywir ar y llwybrau sganio laser. Yn seiliedig ar ddull Siemens Energy, mae ei losgwr tyrbin nwy adeiledig SLM yn cyfuno 13 o gydrannau wedi'u weldio yn un uned, gan ymestyn oes y gydran a'i dibynadwyedd yn fawr.
Mae tair mantais allweddol i'r dechnoleg hon: yn gyntaf, mae'n defnyddio mwy na 95% o'r deunydd, sy'n llawer gwell na'r 60% -70% a ddefnyddir mewn dulliau castio rheolaidd; yn ail, gall greu siapiau cymhleth sy'n anodd eu gwneud gyda dulliau traddodiadol, fel patrymau diliau ar gyfer oeri pennau silindr injan; ac yn drydydd, trwy optimeiddio'r dyluniad, gellir gwneud rhannau 30% -70% yn ysgafnach tra'n dal i fod yn gryf. Gan ddefnyddio argraffu metel 3D, mae ymchwil Siemens Energy wedi dangos bod pwysau pennau silindrau wedi gostwng o 5095 gram i 1755 gram, gan arwain at ostyngiad o 65% mewn cyfaint a hwb o 40% mewn effeithlonrwydd afradu gwres.
Trwy gyfrwng Materials Solutions, mae Siemens Energy wedi datblygu system weithgynhyrchu sy'n rhychwantu naw deg o argraffwyr metel 3D diwydiannol. Gan ddefnyddio technoleg SLM, mae'r llafnau tyrbin nwy a wneir wedi'u cynllunio i wella llif aer y tu mewn iddynt trwy ddynwared natur, sy'n helpu i losgi tanwydd yn fwy effeithlon ac yn lleihau'r angen am aer oeri. Mae'r newydd-deb technolegol yn byw mewn arloesedd materol: creu powdrau aloi sy'n seiliedig ar nicel sy'n addas ar gyfer amodau tymheredd uchel, a all gadw bywyd gwasanaeth o 100,000 awr ar 650 gradd.
Mae gweithgynhyrchu fflachwyr llafn wedi'i deilwra wedi'i gyflawni trwy dechnoleg argraffu metel 3D i fynd i'r afael â heriau cynhyrchu llafnau confensiynol, sy'n dibynnu ar fowldiau ac yn mynd i gostau uchel. Mae dyluniad optimeiddio topolegol wedi lleihau pwysau'r arestiwr mellt 40% ac wedi treblu'r effeithlonrwydd gosod. Gall y dechnoleg hon leihau costau cynnal a chadw 20% a gwella'n sylweddol economi oes gyffredinol offer cynhyrchu pŵer yng nghyd-destun ynni gwynt ar y môr.
Mae argraffu metel 3D wedi datrys y mater heriol o beiriannu microsianeli sy'n anodd ei gyrraedd gyda dulliau confensiynol yn esblygiad peiriannau microturbin. Ar gyfer tyrbin wedi'i oeri gan microair 50mm fel enghraifft, dim ond 0.3mm yw trwch wal y sianel oeri a gynhyrchir gan argraffu 3D, gan wella'r effeithlonrwydd oeri 50% a chael dwysedd pŵer dair gwaith yn uwch nag mewn dyluniadau confensiynol.
Mae tri dimensiwn yn adlewyrchu gwerth cymhwysiad tri-plyg argraffu metel 3D yn y sector ynni:
A Yn ôl arferion Siemens Energy, mae'r defnydd o offer wedi cynyddu 200%, tra bod y cylch cynhyrchu ar gyfer cydrannau llosgwyr a wnaed gydag argraffu 3D wedi'i dorri o 12 wythnos mewn dulliau confensiynol i 4 wythnos. Mae cynhyrchu fflachwyr llafn wedi'i deilwra wedi lleihau'r cylch dosbarthu o 60 diwrnod i ddim ond 7 diwrnod yn y sector cynhyrchu ynni gwynt, a thrwy hynny ateb y galw am ymatebion cyflym yn y farchnad.
DA Mae gostyngiad uniongyrchol mewn costau gweithgynhyrchu yn deillio o well defnydd o ddeunyddiau. Gan ddefnyddio llafnau tyrbin nwy fel enghraifft, mae technegau castio confensiynol yn gwastraffu hyd at 30% o ddeunyddiau, tra bod argraffu 3D yn arwain at golli dim ond 5% o ddeunyddiau ategol. Yn y sector gweithredu a chynnal a chadw offer ynni, mae technoleg argraffu 3D wedi lleihau amseroedd ymateb cynnal a chadw o fewn 24 awr ac wedi gostwng costau stocrestr rhannau sbâr 40%.
Mae dyluniad optimeiddio topoleg yn cynyddu ardal afradu gwres pen silindr yr injan 80%, gan arwain at ostyngiad o 66% mewn pwysau. Ym maes offer micro-ynni, mae technoleg argraffu 3D wedi cyflawni gwneuthuriad manwl gywir o ficrosianeli ar lefel 0.1mm, gan ddarparu cyfleoedd ar gyfer dylunio arloesol o gydrannau hanfodol, megis platiau deubegwn celloedd tanwydd.
Er gwaethaf y manteision technolegol mawr, mae'r defnydd o argraffu 3D metel yn y sector ynni yn dal i gyflwyno tri phrif anhawster.
TMae’r defnydd cyfyngedig o bowdrau metel cyfredol mewn-cydrannau gwasgedd uchel oherwydd bod eu cryfder blinder 15% i 20% yn is na chryfder deunyddiau gweithgynhyrchu. Yr allwedd i gynnydd yw datblygu mathau newydd o aloion, fel aloion titaniwm arbennig a wneir gyda gweithgynhyrchu ychwanegion laser, a all gyflawni cryfder cynnyrch o 900 MPa neu fwy.
Mae'n rhaid i optimeiddio prosesau oresgyn y gwyriad dimensiwn a achosir gan anffurfiad thermol o hyd. Trwy ddefnyddio technoleg efelychu ffiseg aml--, mae Siemens Energy yn rheoli cywirdeb dimensiwn pennau silindr o fewn ± 0.05mm, sydd 50% yn fwy manwl gywir na'r hyn y mae dulliau confensiynol yn ei ganiatáu.
Nid oes ardystiad diwydiant yn bodoli ar gyfer y cydrannau 3D o offer ynni sydd wedi'u hargraffu. EE Mae sefydlu system gynhwysfawr o safonau proses sy'n cynnwys deunyddiau, gweithdrefnau a phrofion yn rhan o'r llwybr torri tir newydd presennol. Ar gyfer cydrannau metel printiedig 3D, er enghraifft, mae safon VDI 3405 yr Almaen wedi safoni gweithdrefnau profi perfformiad blinder.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-argraffu-titaniwm-aloi-parts-in-medical.html