Voiko metalli 3D -tulostus luoda monimutkaisia ​​nesekanavarakenteita?

1. Tekninen periaate: Tarkka muuntaminen digitaalisista malleista konkreettisiin rakenteisiin.
Lisäainevalmistuksen kerrosominaisuudet tekevät metallisista 3D -tulostamisesta hyödyllisiä nestekanavien valmistuksessa. Esimerkiksi selektiivisen laserisulaamisen (SLM) -tekniikan prosessivirta voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen:
Digitaalinen mallinnus: Käytä CAD -ohjelmistoa tehdäksesi kolmen - -mallin nesekanavan, joka optimoi virtauspolun, ristit - jakson muodon ja pinnan karheuskertoimet. Esimerkiksi Sino Powerin multi - Suhteellinen venttiililohko merenalaisten erikoislaitteiden avulla AI -algoritmeja luodaan automaattisesti virtausreitin topologinen rakenne, joka vähentää nesteenkestävyyttä 40%.
Kerrostettu viipalointi: Laser -skannausreitin valmistamiseksi leikkaa malli ohuiksi kerroksiksi, jotka ovat 20-50 μm paksuja z - -akselia pitkin. Platinum Technologyn älykäs prosessikirjasto pystyy vastaamaan automaattisesti laservoimaa, skannausnopeutta ja muita eri materiaalien asetuksia. Tämä pitää kanavan seinämän paksuuden tarkkuuden ± 0,05 mm.
Sulatuskerros kerroksen mukaan: korkea - energialasersäde sulaa selektiivisesti metallijauhetta reittiä pitkin, kun se on suojattu inertillä kaasulla. Tämä luo kiinteän pinottamalla kerroksia toiseen. Elektronisäteen sulamistekniikka (EBM) -tekniikka käyttää elektronisäteen skannausta tyhjiöympäristössä. Se on hyvä tehdä materiaaleja, joita on vaikea käsitellä, sellaisia ​​korkeita - lämpötilaseoksia, joita käytetään lentokoneiden moottorin turbiinien terien jäähdytyskanavien valmistukseen.
Tämä "tyhjästä" valmistusmenetelmä poistaa muottien ja leikkaustyökalujen tarpeen perinteisissä prosesseissa. Se voi myös luoda suoraan minkä tahansa monimutkaisen virtauskanavan, mukaan lukien geometriset muodot, joita on vaikea tehdä perinteisillä menetelmillä, kuten spiraalivirtauskanavilla, multi - vaiheen haaravirtauskanavilla ja biomimeettinen puu -, kuten virtauskanavat.
2, käyttötilanne: läpimurtoharjoittelu korkean - päätevalmistuksen valtakunnassa
Ilmailuala: Yleinen käyttötapaus on turbiinien terien jäähdytyskanava ilmailumoottorissa. Jäähdytysputkien asettamiseksi perinteisillä valuhumenetelmillä sinun on porattava tai hitsattava ne yhteen. Tämä voi aiheuttaa vuotoja ja tehdä jäähdytyksestä vähemmän tehokasta. Ja voit käyttää metallista 3D -tulostamista sisäisen labyrintin virtauskanavan valmistamiseen, jonka avulla jäähdytyskaasu peittää terän pinnan tasaisesti. Tämä parantaa huomattavasti moottorin työntövoimaa - - - painosuhde. GE: n LEAP -moottorin polttoainesuuttimen avulla 3D -tulostustekniikka yhdistää 20 virtauskanavaa yhdeksi, mikä tekee siitä 25% kevyemmän ja 15% enemmän polttoainetehokkuutta.
Biolääketieteellinen: Nestemäisen kanavan suunnittelulla räätälöityissä implantteissa on suora vaikutus siihen, kuinka hyvin kudos voi parantua. Esimerkiksi 3D - painettujen lonkkaimplanttien huokoiset kanavat, joissa on biomimeettiset luun trabekulaariset piirteet, jotka auttavat luusoluja lisääntymään. Kliininen palaute osoittaa, että luiden integroinnin aika on leikattu puoliksi. Xi'anin älykäs valmistusyritys Maxwell Medical tuotti 3D - -painettua selkärankafuusiolaitetta sisäisen virtauskanavan kanssa, joka voi jäljitellä luonnollisten selkärankaisten levyjen nesteen kiertoa. Tämä vähentää ongelmien riskiä leikkauksen jälkeen 30 prosentilla.
Energia ja teho: 3D - Tulostetut virtauskanavan lämmönvaihtimet parantavat lämmönsiirron tehokkuutta 20% ja leikkaa materiaalin käyttöä 40% parantamalla virtauskanavan geometriaa ydinreaktorien jäähdytysjärjestelmässä. Xi'an Ouzhong -teknologia tuotti titaaniseosvirtauskanavalevyn aurinkolaitteille, jotka jakavat jäähdytysnesteen tasaisesti mikrometrillä - tason virtauskanavan suunnittelua. Tämä pitää yhden kideuunin lämpötilan ± 0,5 asteessa.
3, teknologinen reuna: kaksinkertainen läpimurto suunnittelun vapaudessa ja paremmassa suorituskyvyssä
Suunnitteluvapauden vallankumous: Perinteisiä menettelytapoja rajoittavat kulmat, joissa muotit voidaan katkaista, ja käytettävissä olevat työkalut. Juoksijan suunnittelussa on myös otettava huomioon, kuinka helppoa on valmistaa . 3 d tulostus voi tehdä virtauskanavia missä tahansa kulmassa tai käyrässä. Esimerkiksi Sino Powerin venttiililohko merenalaisissa laitteissa käyttää 3D -tulostusta alkuperäisten 12 prosessireiän yhdistämiseen kolmeen jatkuvaan virtauskanavaan. Tämä vähentää tilavuutta 60% ja painehäviöt 25%.
Materiaalien suorituskyvyn optimointi: Metalli 3D -tulostus voi luoda hienorakeisia rakenteita ja tehdä materiaaleista vahvempia, koska se jähmettyy nopeasti. Platinum Lite: n TC4 -titaaniseoksesta valmistettujen virtauskanavien osien vetolujuus on 1100mPa, mikä on 15% vahvempi kuin väärentäminen. Topologian optimointisuunnittelu tekee tuotteesta myös 30%: n kevyemmän, mikä vastaa ilmailualan tarvetta "kevyelle+korkealle - vahvuudelle".
Kustannukset ja ajansäästöt valmistuksessa: Perinteisen hydraulisen venttiilin rungon valmistus kestää 12 vaihetta, kuten valu, työstö ja hitsaus, ja se voi kestää jopa 6 kuukautta . 3 d -tulostus voi muuttaa raaka -aineiden valmistuotteet yhdessä paikassa. Sino Powerin hydraulinen venttiililohkoprojekti on vähentänyt toimitusaikaa kahteen viikkoon ja alentaneet muotikustannuksia 90%. 3 d -tulostus on enemmän kustannuksia -, joka on tehokas pienille erätuotteille.
4. Tekniset ongelmat ja tapoja kiertää niitä
Metalli 3D -tulostuksella on paljon potentiaalia nesekanavien valmistukseen, mutta sillä on silti kolme suurta ongelmaa ratkaistavana:
Pinnan karheuden hallinta: SLM -prosessin tekemän virtauskanavan pinnan karheus on yleensä RA250 - 400 μm. Tiivistyskriteerien saavuttamiseksi tämä on nostettava RA10 μm tai alhaisempi käyttämällä elektrolyyttistä kiillotusta tai laukausta. Xi'an Jiaotong -yliopisto loi ultraääni tärinän avustetun SLM-tekniikan, joka voi tehdä virtauskanavan pinnan karheuden RA50 μm, mikä vähentää prosessoinnin jälkeen tarvittavien vaiheiden lukumäärää.
Viausten löytäminen virtauskanavan sisällä: On vaikea nähdä vikoja, kuten fuusion ja huokoisuuden puuttuminen. Platinum -laitteet ovat kehittäneet teollisuuden CT -skannauslaitteet, jotka löytävät sisustusvirheitä niin pieninä kuin 0,1 mm. Virheen havaitsemisnopeus on noussut 99,9%: iin, kun sitä käytetään AI -kuvan tunnistusmenetelmällä.
Multi - Materiaalikomposiittitulostus: Jotta monimutkaiset nestejärjestelmät toimisivat, sinun on usein yhdistettävä monipuoliset materiaalit, kuten kanavat, jotka eivät syövyä ja rakenteita, jotka ovat erittäin vahvoja. Xi'an Ouzhong -teknologian laserkaari -komposiittitulostustekniikka on mahdollistanut titaaniseosvirtauskanavien ja ruostumattoman teräksen rakenteiden kytkemisen tavalla, joka ei ole tasainen. Tämän tekniikan vetolujuus on 400 MPa, jota merenkulkutarpeita tarvitsee.