Voidaanko suuria{0}}muotteja valmistaa metallista 3D-tulostuksella?

1. Iso askel eteenpäin suuren-metallin 3D-tulostuksessa: laboratoriosta tehtaalle
Metallin 3D-tulostuksen pääidea on pinota metallimateriaaleja päällekkäin ja käyttää korkean{1}}energisiä säteitä, kuten lasereita tai elektronisäteitä, monimutkaisten rakenteiden tekemiseen suoraan. Suurten muottien valmistuksessa on tapahtunut suurta edistystä kolmella alueella:
Laitteiston muodon laajentaminen
LiM-X1500H radiumlaserlaitteistolla voidaan muovata kappaleita, joiden koko on 1290 mm × 1180 mm × 506 mm. Se voi tulostaa sekä pyöreitä että neliömäisiä lentokoneiden osia samanaikaisesti. Tässä osassa on paljon onttoja rakenteita ja vahvistavia ripoja. Perinteiset menetelmät vaativat lohkokäsittelyä ja liittämistä, kun taas SLM-tekniikka lyhentää valmistussykliä yli 50 % ja käyttää yli 90 % materiaalista integroidun muovauksen avulla. Vielä tärkeämpää on, että sen vuonna 2024 julkaistu LiM-X800H+ -laitteiston nettokorkeus on 2,5 metriä ja se kykeni valmistamaan titaaniseoksesta spiraalisia rakenneosia, joiden koko on 418 mm × 362 mm × 2210 mm. Tämä osoittaa, että laitteisto on riittävän vakaa suurien ja kevyiden komponenttien valmistukseen.
Yhteistyötä useiden lasereiden välillä ja prosessien parantaminen
Lämpöjännityksen hallinta on ongelma suuren mittakaavan{0}}tulostuksessa. Kun tulostetaan yli 6-metrisiä titaaniseoksesta valmistettuja lentokoneiden runkoja, Leiming laser käyttää moni-laseryhteistyöteknologiaa saavuttaakseen laserpisteiden päällekkäisyyden 30 %:iin. Kun sitä käytetään dynaamisen jauheen jakautumisen kanssa, tämä alentaa jäännösjännitystä 40 %, mikä varmistaa, että erittäin suurien osien mitat (6295mm × 2198mm × 614mm) ovat oikeat. Alumiiniseoslämmönvaihtimen (569 mm × 527 mm × 512 mm) topologian optimointi osoittaa myös, kuinka SLM-tekniikkaa voidaan käyttää virtauskanavan ja päärakenteen yhdistämiseen. Tämä osoittaa, kuinka joustava menetelmä on monimutkaisille jäähdytysjärjestelmille.
Innovaatioita hybridivalmistuksessa ja{0}}jälkikäsittelyssä
Laiming Laser on kehittänyt vihreän laserlisäainevalmistusratkaisun korkealle anti-metallimateriaaleille, kuten puhtaalle kuparille. Tällä järjestelmällä on onnistuneesti tulostettu puhtaan kuparin työntökammiot ja lämmönpoistorivat. Tämä menetelmä ylittää tavallisten punaisten lasereiden absorptiorajan nopeasti reagoivilla materiaaleilla, mikä tekee puhtaan kuparin tulostamisesta kolme kertaa tehokkaampaa. Pinnan karheus on Ra<0.8 μ m, which meets the strict requirements for heat conductivity in the aerospace industry. At the same time, unique connecting technology has been created to satisfy the needs of huge moulds once they have been processed. Laser welding makes it easy to connect 3D printed pieces with traditional machining bases. This makes the structure stronger and speeds up the manufacturing process.
2. Massiivisen muottivalmistuksen teollinen käyttö: ideoiden testaamisesta niiden valmistamiseen suuria määriä
Metallista 3D-tulostusta on käytetty useissa huippuluokan yrityksissä-suurten muottien valmistukseen, ja sen arvo on todistettu todellisilla-esimerkeillä:
Kevyt ja toimiva integraatio ilmailussa
Kevyiden drone-kehysten tarve matalassa{0}}korkeudessa on johtanut laajamittaisen-3D-tulostuksen käyttöön. Luming Laser käytti LiM-X260A:ta tulostamaan titaaniseoksesta valmistettua dronerunkoa, joka on 153 mm × 153 mm × 25 mm ja painaa alle 0,3 kg. Topologian optimointi vähentää tuotantoprosessin osien ja vaiheiden määrää 12:sta 3:een. Myös tulostusjakso lyhenee 5 tuntiin. Tämä skenaario osoittaa, että metallin 3D-tulostus voi löytää tasapainon painon ja rakenteellisen lujuuden välillä, mikä on erittäin tärkeää lentokoneiden laitteiden toimivuuden parantamiseksi.
Energialaitteet: monimutkaisten jäähdytysjärjestelmien yhdistäminen yhdeksi kappaleeksi
Jäähdytyskanavan suunnittelulla suurissa lämmönvaihtimen muoteissa on suora vaikutus ydinvoimalaitteiden hyötysuhteeseen. Perinteiset menetelmät vaativat satoja jäähdytysreikiä porataan muottiin. Metalli 3D-tulostus puolestaan ​​luo mukautetun jäähdytysvesikanavan, joka lyhentää jäähdytysnesteen virtausetäisyyttä 60 % ja parantaa lämmönsiirtotehokkuutta 25 %. SLM-teknologiaa käytettiin esimerkiksi muotin painamiseen ydinvoimalaiseen höyrygeneraattoriin, jossa oli vain 2 mm leveä jäähdytysvesikanava. Tämä muotti oli 1,2 metriä korkea ja siinä oli tasainen lämpötilan säätö, mikä ratkaisi materiaalin väsymisongelman, joka tapahtuu, kun osat kuumenevat liikaa perinteisissä prosesseissa.
Autoteollisuus: Nopea muutosten tekeminen suuriin muotteihin
Useimmat auton paneelimuotit ovat suurempia kuin 3 metriä, ja perinteiset valumenetelmät vaativat 6-8 viikon koetuotantosyklin. Ja metallin 3D-tulostus lyhentää muotin ytimen tekemiseen kuluvaa aikaa kahteen viikkoon valmistamalla se suoraan. Tietyt uudet energiaajoneuvot käyttivät DED-tekniikkaa isojen painevalumuottien kiinnittämiseen-. Muotin pinnan kulumista kestävä kerros kiinnittyi 48 tunnissa syöttämällä ja sulattamalla jauhetta samanaikaisesti. Korjauskerros oli HRC52 kovaa, joka on 20 % kovempaa kuin tyypillinen hitsausmenetelmä. Tämä tarkoittaa, että muotti ei muuta muotoaan lämmön vaikutuksesta johtuen.
3. Teknologiset haasteet ja tulevaisuuden trendit: läpimurroista yhdessä pisteessä ympäristön uudelleenjärjestelyyn
Vaikka suuressa{0}}metallisessa 3D-tulostuksessa on paljon potentiaalia, siinä on silti kolme suurta ongelmaa, jotka on ratkaistava ennen kuin sitä voidaan käyttää laajasti:
Materiaalien kustannusten ja suorituskyvyn hallinta
Muotinvalmistukseen tarvitaan karkaistuja ja kovetettuja materiaaleja, mutta 3D-tulostus voi nopeasti jäähdyttää materiaalit, mikä voi tehdä niistä hauraampia. Ratkaisu on valmistaa matala-jännitys martensiittista ikääntymistä teräsjauhetta ja lämpö{3}}käsitellä sitä kovemmin 52 HRC:hen. Gradienttimateriaalipainatustekniikalla muotin pinnalle laitetaan kova pinnoite, samalla kun ytimen alueella pysyy sitkeä matriisi. Tämä tasapainottaa kulutuskestävyyden ja iskunkestävyyden.
Prosessin vakauden ja laadun testaus
Suuressa mittakaavassa tulostettaessa paikallinen ylikuumeneminen tai jauheen saastuminen saattaa lisätä virheiden määrää. Teollisuus vaatii in-in situ -valvontatekniikoita, kuten LiM-X800H+ -laitteistoa, joka yhdistää infrapunalämpökamerat ja sulamisaltaan valvontajärjestelmät radiumlaserin kanssa. Tämä tekniikka voi muuttaa laserin voimakkuutta reaaliajassa ja vähentää vikojen määrää 3 prosentista 0,5 prosenttiin. Samaan aikaan tekoäly{9}}pohjaiset vikojen ennakointimallit voivat löytää riskitekijöitä etukäteen tarkastelemalla aiempia tulostustietoja, mikä auttaa pitämään laadun vakaana entisestään.
Yhteistyötä ja standardointia teollisessa ketjussa
Valtavien muottien tekeminen vaatii useiden vaiheiden yhdistämistä, kuten 3D-tulostuksen, CNC-koneistuksen ja lämpökäsittelyn. GF Processing Solutions on lanseerannut "hybridiosien" valmistusratkaisun, joka käyttää automatisoituja työasemia yhdistämään saumattomasti vähentäviä ja additiivinen prosesseja. Tämä lyhentää muottien valmistamiseen kuluvaa aikaa 40 %. ISO/ASTM 52921 -standardin käyttöönotto asettaa standardit myös tärkeille tekijöille, kuten mittatoleransseille ja pinnan karheudelle suuren-metallin 3D-tulostuksessa. Tämä mahdollistaa tämän tekniikan laajan käytön teollisuudessa.