Voivatko korkeat - lujuusakselin komponentit tulostaa titaaniseoksella?

一, 3D -tulostus titaaniseoksella: Tavallisten materiaalien rajojen ylittäminen
1. Työskentely yhdessä suuren lujuuden ja taipuisuuden mahdollistamiseksi
Tyypillisissä metalleissa lujuudella ja ulottuvuudella on usein "seesa" -yhteys, mutta 3D -tulostus voi kuitenkin rikkoa tämän rajoituksen hallitsemalla mikrorakennetta. Esimerkiksi Kiinan tiedeakatemia ja Koillis -yliopistoryhmä työskenteli ohjattujen energian laskeutumistekniikan (DED) tekniikan tekemiseksi Ti ∝ zr ₁nbval₀: n valmistukseen. Korkean entropiaseoksen saantolujuus on 914 MPa, ja murtuman pidennys on 27,4%. Tämä on paljon korkeampi kuin tavallinen valukäyte (835 MPa, 18,8%). Tärkein osa sitä on:
Heterogeenisen rakenteen suunnittelu: Kun pylväskiteet ja tasa -arvoiset kiteet toimivat yhdessä muodonmuutoksena, ne luovat "jousen -, kuten" Stressin säätömekanismin materiaalin sisällä. Tämä pitää materiaalin vahvana ja antaa sille tilaa muodonmuutokselle.
Koostumuksen yhtenäisen tekeminen: DED -menetelmä jäähtyy nopeasti (10 ⁴ -10 ⁶ K/s), joka pysäyttää elementtien segregaation, pysäyttää vaarallisen vaiheen saostumisen ja asettaa vaiheen suurille mekaanisille ominaisuuksille.
Tällaista materiaalia on käytetty ilmailumoottorin akselien osissa, ja sen kyky toimia hyvin korkeissa lämpötiloissa (muovikanta saavuttaa 67,6% 600 asteessa) avaa entistä enemmän käyttötapoja titaaniseoksille erittäin ankarissa olosuhteissa.
2. Polku väsymiskestävyyden parantamiseen
Akselin osien väsymysajan pääasiallinen mitta on niiden väsymyselämän . 3 d tulostus tekee asioista väsymyksen kestäviä käyttämällä seuraavia menetelmiä:
Vianohjaus: Laser -selektiivisen sulamistekniikan (SLM) tekniikan avulla voit vähentää väsymishalkeamien aloittamisen todennäköisyyttä optimoimalla skannaustaktiikat (sellainen chequerboard -skannaus) alhaisempaan huokoisuuteen 0,8%: sta 0,2%: iin ja interlainerikerrokseen ei - fuusiovaurioita.
Jäännösten stressin hallinta: Shot Peening lisää -400MPa jäännöspuristusjännityksestä, mikä tekee alumiiniseospyöriä kestävät kolme kertaa pidempään. Tätä samaa menetelmää voidaan käyttää titaaniseos -akselin osiin.
Lämpökäsittelyprosessi: Kuuma isostaattinen puristus (HIP) -käsittely voi päästä eroon sisäisistä huokosista ja tehdä Ti6Al4V -seoksen väsymislujuus nousevat 450mPa 620MPA: iin.
2, käyttö teollisuudessa: laboratoriosta massan valmistukseen
1. Aerospace: Malli kuinka yhdistää keveys ja toiminnallisuus
Airbus A350: n takareunan korkean nostojärjestelmässä on titaaniseoksen joustava akseli, joka on maamerkki esimerkki 3D -painetuista akselin osista. Liebherr Aerospace tekee tämän osan titaanijauheen lisäaineen valmistuksella ja asettaa sen läppäjärjestelmän aktiiviseen differentiaaliseen vaihdelaatikkoon. Tämä johtaa seuraaviin läpimurtoihin:
Funktion integrointi: Yhdistä seitsemän perinteistä osaa yhdeksi, mikä vähentää painoa 30% ja tekee siitä 20% luotettavamman.
Suorituskyvyn tarkistus: EASA -sertifiointi on osoittanut, että 3D - Tulostetut akseliosat voivat täyttää ilmailun - -luokan väsymystason standardit, mikä tarkoittaa, että ne voivat kestää jopa 20 vuotta.
Kustannusten optimointi: 3D -tulostus titaaniseoksella käyttää vähemmän materiaalia ja maksaa 40% vähemmän kuin perinteiset taontamenetelmät.
2. Lääketieteelliset laitteet: Räätälöidyt muutokset ja yhteensopivuus biologisten järjestelmien kanssa
Ortopedisten implanttien alalla titaaniseoksen 3D -painetut akselikomponentit, mukaan lukien lonkan nivelvarret, on käytetty kliinisissä olosuhteissa. Jotkut sen eduista ovat:
Anatominen sopeutumiskyky: Mukautettu muotoilu, joka perustuu potilaan CT -tietoihin, jotka alentavat stressin suojausvaikutuksia ja rohkaisee luun integrointia.
Huokoisten rakenteiden suunnittelu: biomimeettisten huokoisten rakenteiden luominen topologian optimoinnilla, mikä ei vain tee niistä kevyempiä, vaan myös nopeuttaa luun muodostumista. Esimerkiksi yritys teki 3D - -painettua kobolttikromiseoksen keinotekoista niveltä, joka kestää yli 95% taottuista osista.
3. autojen tekeminen: oikea tasapaino korkean suorituskyvyn ja kevyen välillä
Korkean - suorituskykyautojen maailmassa titaaniseos 3D -painetut akseliosat, kuten vaihdelaatikoiden akselit ja jousitusjärjestelmät, ovat hitaasti teräksen paikassa. Esimerkiksi BMW -ryhmä käyttää 3D - -painettua alumiiniseosvesitakkeja ja topologian optimointia, jotta ne olisivat 40% kevyempiä ja kestävät yli 2000 tuntia.
Tesla testaa titaaniseoksen 3D - painettuja ohjausvarret CyberTruckin jousitusjärjestelmässä. Heterostruktuurisuunnittelu tekee niistä vahvoja ja kestäviä samanaikaisesti.