Việc in 3D kim loại có thể được sử dụng để tái sản xuất các bộ phận thiết bị công nghiệp không?

1. Một bước đột phá công nghệ: Một bước nhảy từ "sửa chữa" sang "tái sinh"
Lợi ích chính của in 3D kim loại là nó có thể sửa chữa các thiết kế hình học phức tạp với độ chính xác lớn. Ví dụ, tái sản xuất tiêu chuẩn của lưỡi tuabin động cơ máy bay cần hàn thủ công để khắc phục thiệt hại cho lớp rào cản nhiệt. Quy trình này có thể dễ dàng gây ra nồng độ ứng suất nhiệt và lưỡi dao đã sửa chữa chỉ có thể tồn tại 60% miễn là thiết kế ban đầu. Công ty TNHH Công nghệ Platinum, sử dụng công nghệ tan chảy laser chọn lọc (SLM) để in và sửa chữa thành công các lỗ làm mát màng đầu của lưỡi tuabin bằng cách thay đổi cường độ laser và đường quét. Các lưỡi dao được sửa chữa trải qua 2000 chu kỳ nhiệt ở nhiệt độ cao 1150 độ mà không có bất kỳ vết nứt hoặc bong tróc nào của lớp phủ. So với các thủ tục trước đây, tuổi thọ dịch vụ dài hơn 40% và chu kỳ sửa chữa bị cắt giảm từ 30 ngày xuống còn 72 giờ.
Để khắc phục vấn đề các vết nứt mệt mỏi trong các phần thiết yếu của - Bogies tốc độ, CRRC đã đưa ra một công nghệ tái sản xuất dựa trên sự tan chảy của chùm tia điện tử (EBM). Một cấu trúc cường độ gradient được in tại vị trí crack bằng cách lấy một mô hình kỹ thuật số chính xác của khu vực vết nứt thông qua quét 3D và kết hợp nó với thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Điều này mang lại cho khu vực sửa chữa một sức mạnh mệt mỏi 92% vật liệu cơ bản, trong khi sửa chữa hàn truyền thống chỉ có thể thu hồi 75%. Phương pháp này đã được sử dụng để sửa chữa CR400AF High - BOGIES TỐC ĐỘ TUYỆT VỜI TUYỆT VỜI, Cắt giảm chi phí sửa chữa 65% và tiết kiệm hơn 200 triệu nhân dân tệ mỗi năm khi bảo trì.
2. Vật liệu mới: Đi từ "đơn" sang "nhiều"
Khả năng in 3D kim loại để làm việc với các vật liệu khác nhau là một lý do lớn tại sao nó có thể được sử dụng trong việc tái sản xuất. Đối với các bối cảnh hoạt động khác nhau của máy móc công nghiệp, các nhóm nghiên cứu và phát triển đã tạo ra một loạt các loại bột hợp kim chuyên dụng:
Hệ thống hợp kim cho nhiệt độ cao: GE Hàng không đã thực hiện vào năm 718 Niken - Bột hợp kim dựa trên các buồng đốt của động cơ nhảy. Độ bền độ bền của các bộ phận in ở 650 độ lớn hơn hoặc bằng 900 MPa, đáp ứng các yêu cầu điều kiện hoạt động cao của động cơ máy bay. Điều này là có thể bởi vì phân bố kích thước hạt bột (D 50=45 μ m) và nồng độ oxy (<50ppm) are controlled.
Hệ thống các vật liệu không bị mòn: Bột tổng hợp hợp kim WC Co được thực hiện bởi Đại học Xi'an Jiaotong để sử dụng trong các bộ phận mặc cho máy khai thác. Răng cắt của máy đường hầm được tạo ra bằng công nghệ thiêu kết chọn lọc laser (SLS) có khả năng hao mòn gấp ba lần - so với các bộ phận rèn thông thường và có độ cứng của HRC68. Cuộc sống dịch vụ bây giờ là 12 tháng.
Hệ thống vật liệu nhẹ: Tập đoàn BMW sử dụng bột hợp kim ti-6al-4V titan để làm cho vỏ động cơ cho xe điện IX3 một lần nữa. Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc liên kết của thiết kế, trọng lượng của nhà ở bị cắt giảm 35%và hiệu quả phân tán nhiệt được cải thiện 22%. Điều này dẫn đến mật độ công suất động cơ là 6,8kW/kg, cao nhất trong ngành.
3. Tích hợp quy trình: Chuyển từ "điểm đơn" sang "chuỗi đầy đủ"
In và tái sản xuất 3D kim loại hiện đại đã tạo ra một chuỗi kỹ thuật đầy đủ bao gồm "Xử lý in mô hình hóa phát hiện -."
Một hệ thống phát hiện thông minh: Mô -đun NX AM của Phần mềm công nghiệp Siemens có thể kết hợp dữ liệu từ máy quét laser và phát hiện lỗ hổng siêu âm, tự động tạo các mô hình 3D của các khu vực lỗi và đạt được độ chính xác phát hiện 0,02mm, chính xác hơn gấp 10 lần so với đo bằng tay.
Quá trình in thích ứng: BLT bạch kim - S800 có hệ thống cộng tác laser đa - có thể thay đổi sức mạnh và tốc độ của laser phụ thuộc vào hình dạng của các mục. Khi in một loại hướng dẫn tuabin khí nhất định, hệ thống sẽ tự động tìm thấy khu vực có tường - (độ dày<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.
Bài đăng kỹ thuật số - Xử lý: Bấm điểm nóng (hông) của Air So với các bộ phận không được điều trị, tuổi thọ mỏi của các thanh chống bánh răng hạ cánh A350XWB đã được điều trị bằng hông dài gấp năm lần và dài 98% so với các bộ phận giả mạo.
4. Phân tích kinh tế: Sự thay đổi từ "chi phí cao" sang "quy mô"
Khi tốc độ nội địa hóa thiết bị tăng lên và chi phí của vật liệu giảm, tái sản xuất in 3D kim loại đã trở nên khả thi về mặt kinh tế hơn và đã đạt được lợi thế so với các đối thủ cạnh tranh.
Tối ưu hóa cấu trúc chi phí: Một dự án tái sản xuất cho một khối xi lanh động cơ xe hơi cho thấy chi phí của một mảnh được thực hiện với quy trình rèn và gia công truyền thống là 1200 nhân dân tệ, trong khi chi phí của một mảnh được thực hiện với quy trình in SLM là 850 nhân dân tệ. Chi phí của vật liệu bột đã giảm từ 60% xuống 45%, trong khi chi phí khấu hao thiết bị và sử dụng năng lượng đã giảm từ 25% xuống 18%.
Giảm chi phí hàng tồn kho: Rolls Royce xây dựng một kho kỹ thuật số được in 3D - cho phụ tùng hàng không, cắt giảm giá trị của hàng tồn kho toàn cầu từ 4,2 tỷ đô la xuống còn 1,8 tỷ đô la và cắt giảm thời gian máy bay của khách hàng hết dịch vụ (AOG) từ 72 giờ xuống còn 8 giờ. Điều này tiết kiệm cho các hãng hàng không hơn 500 triệu đô la một năm cho chi phí vận hành.
Ảnh hưởng của quy mô đối với sản xuất: Thiết bị sản xuất phụ gia ARC (WAAM) của Platinum có thể tạo ra các bộ phận cấu trúc hàng không có đường kính 2,5 mét được đúc cùng nhau. Thời gian cần thiết để in một mảnh duy nhất ít hơn 80% so với sản xuất quy trình đa - thông thường và tỷ lệ sử dụng vật liệu tăng từ 35% đến 92%. Điều này làm cho nó có thể tạo ra các thành phần cấu trúc khổng lồ đã được tái sản xuất.