Mitkä ovat tyypilliset metallin 3D-tulostuksen tapaukset raskaan teollisuuden koneissa?

1. Laivan propulsiojärjestelmä: pumppujen siipien "älykäs valmistus" vallankumous
Tapauksen tausta: Laivojen potkurit ovat sukellusveneiden ja suurten alusten päävirtalähde. Näiden potkureiden siipien on kyettävä käsittelemään monimutkaisia ​​nesteolosuhteita korkealla paineella ja nopealla virtauksella. Perinteisessä valmistuksessa käytetään suuria taontapuristimia, mutta laitteiden koko- ja prosessirajoitusten vuoksi monimutkaisia ​​pintoja ja sisätilojen jäähdytyskanavia on vaikea tehdä kerralla.
Teknologian läpimurto: Zhang Haioun tiimi Huazhongin tiede- ja teknologiayliopistossa kehitti "Micro Casting and Forging" 3D-tulostusteknologian, jossa yhdistyvät metallin valu- ja taontaprosessit. Se mahdollistaa pumppujen siipien integroidun valmistuksen sekä lisä- että vähennysmateriaaleista synkronisen sulatuksen ja takomisen avulla. Tämä tekniikka esimerkiksi lyhentää suuren laivan pumppusuihkupotkurin valmistukseen kuluvaa aikaa 9 kuukaudesta 3 kuukauteen. Se myös parantaa osien mekaanisia ominaisuuksia 30 %, tekee niistä tarkempia 0,5–0,1 mm ja poistaa kaikki valuvirheet, kuten halkeamat ja huokoset.
Arvoa teollisuudelle: Tämä menetelmä ylittää suurten metalliosien kokorajat, joten laivojen propulsiojärjestelmien ei tarvitse käyttää 10 000 tonnin taontalaitteita. Tämä vähentää tuotantokustannuksia ja aikaa huomattavasti. Tällä hetkellä vastaavia teknologioita on käytetty kotimaisissa lentotukialuksissa, valtavissa nesteytetyn maakaasun kuljetusaluksissa ja muissa kansallisissa raskaissa kalustoissa. Tämä auttaa laivanrakennusalaa siirtymään kohti älykkäämpää ja vihreämpää.
2. Aurinkovaihteiden "nopea räätälöinti" öljynporauslaitteisiin
Tapauksen tausta: Master Drillingin porauslaitteiston planeettavaihteistosarjan aurinkovaihde on vaihdettava usein, mutta tavallinen valuprosessi kestää kolme kuukautta, mikä vaikeuttaa hätätarpeiden täyttämistä.
Iso askel eteenpäin tekniikassa: Desktop Metalin Studio 3D -tulostusjärjestelmällä voit tulostaa, rasvanpoistaa, sintrata ja lämpökäsitellä vaihteita vain kolmessa viikossa käyttämällä metallijauheteknologian liimaruiskutusta. Plasmanpoistotekniikka on tehnyt vaihteiston pintakovuudeksi 64 HRC, mikä on paljon korkeampi kuin taottujen osien 45 HRC. Toimitusaikaa on leikattu 80 % ja kustannuksia 60 %.
Arvoa teollisuudelle: Tämä esimerkki osoittaa, että metallin 3D-tulostus on kustannustehokkaampaa ja tehokkaampaa pienten erien valmistamiseen räätälöityjä osia raskaalle teollisuudelle. 3D-tulostustekniikka voi tarjota "-tilaustuotantoa", päästä eroon muottivaraston kustannuksista ja auttaa optimoimaan suunnittelun iteraatioita teollisuudelle, jossa on suuria koneita ja suuria öljynporausjaksoja.
3. Ilmailu: Uudet rakettisuutinmallit, joissa käytetään useampaa kuin yhtä materiaalia
Tapauksen tausta: Rakettien propulsiojärjestelmien on toimittava erittäin korkeissa lämpötiloissa ja paineissa. Perinteisissä suuttimissa käytetään vain yhtä materiaalia, minkä vuoksi lämmönkestävyyden ja lämmönjohtavuuden välillä on vaikea löytää kompromissia.
Teknologinen läpimurto: InssTek ja Korea Aerospace Research Institute ovat työskennelleet yhdessä luodakseen maailman ensimmäisen moni{0}}materiaalirakettisuuttimen, jossa käytetään ohjattua energiapinnoitustekniikkaa (DED). Suuttimen sisäpuoli on alumiinipronssia ja jäähdytyskanavia on millimetrillä. Ulkopuoli on valmistettu Inconel 625:stä, nikkeli-pohjaisesta seoksesta, ja jatkeosat C-103 niobiumseoksesta. Kerrospainatus ja lämpökäsittely mahdollistavat eri metallien liittämisen ilman saumoja. Palamiskokeet ovat osoittaneet, että materiaalin lujuus on 1200 MPa ja lämmönjohtavuus 40 % korkeampi.
Arvo alalle: Multimateriaali 3D-tulostusteknologia tarjoaa räätälöityjä ratkaisuja ilmailu- ja avaruusteollisuudelle, ylittäen materiaaliyhdistelmien standardimenettelyjen rajoitukset. Esimerkiksi Renishaw teki titaaniseoksesta polkupyörän kammet brittiläiselle pyöräilyjoukkueelle. Näissä kampeissa on sisäinen ristikkorakenne, joka tekee niistä 30 % kevyempiä mutta silti vahvoja, mikä auttaa niitä taistelemaan olympiamitaleista.
4. Energialaitteet: jättiläisten paineastioiden "muottiton-valmistus"
Tapauksen tausta: Paineastioiden tekeminen vanhan ajan-tavan mukaan sisältää muottien ja hitsauksen, mikä kestää kauan ja voi johtaa vuotoihin. Suomalaisen ANDRITZ-nimisen yrityksen on valmistettava haponkestäviä ruostumattomia terässäiliöitä kemianteollisuudelle. Säiliöiden tulee olla 900 millimetriä leveitä ja 1 600 millimetriä korkeita. Testipaineen tulee olla 111 bar, vaikka mitoituspaine on vain 10 bar.
Teknologinen läpimurto: WAAM-teknologian (Arc Additive Manufacturing) avulla haponkestävää ruostumatonta teräslankaa käytetään raaka-aineena, ja robottikäsivarsi ohjaa kaaren sulamista rakentaakseen säiliön rungon kerros kerrokselta. Et tarvitse muotteja tähän tekniikkaan, ja se voidaan valmistaa viikossa. Se on läpäissyt EN 13445-3 -standardin testin ja sen materiaalin käyttöaste on 98 %, mikä on 40 % suurempi kuin muilla hitsausmenetelmillä.
Alan arvo: WAAM-tekniikka on hyvä isojen metalliosien lähes{0}}verkkomuovaukseen, mikä lyhentää energialaitteiden tutkimus- ja kehitysaikaa huomattavasti. Esimerkiksi ArcelorMittalin viiden ulostulon koksausuunin suutin yhdistää viisi erillistä osaa yhdeksi 3D-tulostetuksi osaksi. Tämä lyhentää tuotantoaikaa neljästä kuukaudesta kolmeen viikkoon ja ylläpitokustannuksia puoleen.
5. Teollisuusautomaatio: 3D-metallitulostus ilman tukirakenteita
Kotelon tausta: Kun 3D-tulostat metallia vanhanaikaisella-tavalla, sinun on luotava tukirakenteet estämään työkappaleen taipuminen, mutta tämä tuhlaa paljon materiaaleja ja maksaa paljon rahaa viimeistelyyn.
Teknologinen läpimurto: Laserhitsaustyöyksikkö, jonka parissa KUKA ja HS Automation työskentelivät, mahdollistaa "tukemattoman tulostuksen" liikuttamalla KR IONTEC -robottia ja kääntöpöytää samanaikaisesti. Teknologialla voidaan esimerkiksi tulostaa monimutkaisia ​​muotoja, joiden seinämäpaksuus on 2 millimetriä käyttämällä ruostumattomasta teräksestä valmistettuja työkaluja. Tämä vähentää käytetyn materiaalin määrää 98 % ja leikkaamiseen kuluvaa aikaa 75 %. Se voi myös tulostaa useilla eri materiaaleilla, kuten titaanilla ja kromi-nikkeli-raudaseoksilla.
Alan arvo: Valvomaton painotekniikka helpottaa suurten teollisten osien valmistamista erityisesti työkalujen, erikoislaitteiden ja muiden asioiden valmistukseen. Esimerkiksi Huashu High Tech tuotti titaaniseoksesta valmistettua sähkömoottoripyörän runkoa Stark Futurelle, joka voidaan painaa valtavia kokoja (720x420x650mm) jatkuvatoimisia lisäainevalmistusratkaisuja (CAMS) käyttämällä. Tämä tekee tuotannosta neljä kertaa tehokkaampaa ja alentaa kustannuksia 30 %.