Voidaanko metalli 3D -tulostusta käyttää teollisuuslaitteiden osien uudelleenvalmistukseen?

1. Teknologinen läpimurto: hyppy "korjauksesta" "Rebirth"
Metalli 3D -tulostuksen pääetu on, että se voi korjata monimutkaiset geometriset mallit erittäin tarkkuudella. Esimerkiksi lentokoneiden moottorin turbiinin terien tavanomainen uudelleenvalmistus tarvitsee manuaalihitsauksen lämpöestekerroksen vaurioiden korjaamiseksi. Tämä toimenpide voi helposti aiheuttaa lämpöjännityspitoisuuden, ja korjattu terä voi kestää vain 60% niin kauan kuin alkuperäinen muotoilu. Platinum Technology Co., Ltd. käyttää selektiivistä lasermahdollisuutta (SLM) -tekniikkaa turbiinien terien etureunan jäähdytysreiän tulostamiseen ja korjaamiseen muuttamalla laserin voimakkuutta ja skannauspolkua. Korjatut terät kävivät läpi 2000 lämpösykliä korkeassa lämpötilassa 1150 asteessa ilman halkeamia tai pinnoitteen kuorinta. Verrattuna aikaisempiin menettelyihin, käyttöikä oli 40% pidempi ja korjausjakso leikattiin 30 päivästä 72 tuntiin.
CRRC: n väsymishalkeamien ongelman korjaamiseksi nopeaan kiskopumiin on keksinyt uudelleenvalmistustekniikan, joka perustuu elektronisäteen sulamiseen (EBM). Gradientin lujuusrakenne tulostetaan crack -sivustolle hankkimalla tarkka digitaalinen malli halkeama -alueelta 3D -skannaamalla ja yhdistämällä se topologian optimointisuunnitteluun. Tämä antaa korjausalueelle väsymyslujuuden 92% perusmateriaalista, kun taas perinteinen hitsauskorjaus voi parantaa vain 75%. Tätä menetelmää on käytetty CR400AF: n suurnopeusjuna-telien korjaamiseen erissä, vähentämällä yhden-65% ja säästää yli 200 miljoonaa yuania vuodessa kunnossapidosta.
2. Uudet materiaalit: siirtyminen "yhdestä" "moniin"
Metalli 3D -tulostuksen kyky toimia eri materiaaleilla on suuri syy, miksi sitä voidaan käyttää uudelleenvalmistuksessa. Teollisuuskoneiden erilaisiin operatiivisiin konteksteihin tutkimus- ja kehitysryhmät ovat luoneet joukon erikoistuneita seosjauheita:
Aseosjärjestelmä korkeiden lämpötilojen suhteen: GE Aviation on tehnyt vuonna718 nikkelipohjaisen seosjauheen LEAP-moottorien palamiskammioille. Painettujen osien kestävyyslujuus 650 asteessa on suurempi tai yhtä suuri kuin 900 MPa, mikä täyttää lentokoneiden moottorien korkeat käyttöolosuhteet. Tämä on mahdollista, koska jauhehiukkaskokojakauma (d 50=45 μm) ja happipitoisuus (<50ppm) are controlled.
Xi'an Jiaotong -yliopisto teki materiaalien järjestelmän, joka ei kuluta: WC Co: n kovan seoskomposiittijauheen avulla käytettäväksi kaivoskoneiden kulumisosissa. Tunnelointikoneen leikkaushampaat, jotka on valmistettu Laser Selektiivisen sintraustekniikan (SLS) tekniikan avulla, ovat kolme kertaa enemmän kulutuskestävää kuin tavalliset taotut osat ja niiden kovuus on HRC68. Palveluelämä on nyt 12 kuukautta.
Kevyt materiaalijärjestelmä: BMW-ryhmä käyttää Ti-6Al-4V-titaaniseosjauhetta, jotta moottorikotelo on jälleen IX3-sähköajoneuvon kanssa. Optimoimalla suunnittelun topologia, kotelon paino leikataan 35%ja lämmön hajoamisen tehokkuutta paranee 22%. Tämä johtaa moottorin tehotiheyteen 6,8 kW/kg, mikä on alan korkein.
3. Prosessien integrointi: siirtyminen "yksipisteestä" "täysketjuun"
Moderni metalli 3D-tulostus ja uudelleenvalmistus ovat luoneet täydellisen teknisen ketjun, joka sisältää "havaitsemismallinnuksen tulostamisen jälkikäsittelyn".
Älykäs havaintojärjestelmä: Siemens Industrial Software -sovelluksen NX AM -moduuli voi yhdistää laserskannerien ja ultraäänivirheen havaitsemisen tiedot, luoda automaattisesti vika -alueiden 3D -malleja ja saavuttaa havaitsemistarkkuus 0,02 mm, mikä on 10 kertaa tarkempi kuin käsin mittaus.
Mukautuva tulostusprosessi: Platinum BLT-S800: lla on Multi-Laser-yhteistyöjärjestelmä, joka voi muuttaa laserien voimaa ja nopeutta riippuen kohteiden muodosta. Kun tulostetaan tietyntyyppistä kaasuturbiinioppaan siipiä, järjestelmä löytää automaattisesti ohuen seinäisen alueen (paksuus<1mm) and lowers the laser power from 300W to 200W. It also speeds up the scanning from 1000mm/s to 1500mm/s to keep the thin-walled area from changing shape by more than 0.05mm.
Digitaalinen jälkikäsittely: Airbusin kuuma isostaattinen puristaminen (HIP) jälkikäsittelymenetelmä voi tehdä SLM-painettujen komponenttien tiheämmäksi, nouseen 99,2%: sta 99,95%: iin, mikä pääsee eroon sisäisten huokosten vikoista. Verrattuna käsittelemättömiin osiin, lonkalla käsiteltyjen A350XWB -laskutelineiden väsymysikä on viisi kertaa pidempi ja 98% niin kauan kuin taottu osa.
4. Taloudellinen analyysi: muutos "korkeista kustannuksista" "mittakaavaksi"
Kun laitteiden lokalisointinopeus nousee ja materiaalien kustannukset laskevat, metalli 3D -tulostuksen uudelleenvalmistus on tullut taloudellisesti elinkelpoisemmaksi ja saavuttanut reunan kilpailijoihinsa nähden.
Kustannusrakenteen optimointi: Tietyn automoottorin sylinterilohkon uudelleenvalmistusprojekti osoittaa, että perinteisen taonta- ja työstöprosessin kanssa valmistetun yhden kappaleen kustannukset ovat 1200 yuania, kun taas SLM -tulostusprosessilla valmistetun yhden kappaleen kustannukset ovat 850 yuania. Jauhemateriaalien kustannukset ovat laskeneet 60 prosentista 45 prosenttiin, kun taas laitteiden poistojen ja energiankulutuksen kustannukset ovat laskeneet 25 prosentista 18 prosenttiin.
Varastokustannusten vähentäminen: Rolls Royce rakentaa 3D-painettu digitaalinen varasto ilmailun varaosille, leikkaamalla globaalin varaston arvon 4,2 miljardista dollarista 1,8 miljardiin dollariin ja leikkaamalla aikaa, jonka asiakkaiden lentokoneet ovat poissa käytöstä (AOG) 72 tunnista 8 tuntiin. Tämä säästää lentoyhtiöitä yli 500 miljoonaa dollaria vuodessa toimintakustannuksia.
Asteikon vaikutus tuotantoon: Platinum BLT-W -sarjan ARC-lisäaineiden valmistus (WAAM) -laitteet voivat tehdä ilmailun rakenteellisia osia, joiden halkaisija on 2,5 metriä, jotka kaikki on valettu yhteen. Yhden kappaleen tulostamiseen kuluva aika on 80% pienempi kuin tyypillisellä moniprosessin valmistuksella, ja materiaalin käyttöaste nousee 35%: sta 92%: iin. Tämä mahdollistaa massan tuottamisen valtavia rakenteellisia komponentteja, jotka on valmistettu.