In 3D kim loại có thể cải thiện sự ổn định của thiết bị trong môi trường rung cao không?

, Trao quyền kỹ thuật: Logic để thiết kế thiết bị tái tạo in 3D kim loại ổn định
1. Tối ưu hóa cấu trúc liên kết và cấu trúc mạng: Thay đổi từ "Giảm rung động" thành "Hấp thụ rung động hoạt động"
Các cách truyền thống để giảm độ rung trong thiết bị bao gồm các bộ phận bên ngoài như đệm cao su và lò xo, chiếm không gian và có thể bị hao mòn theo thời gian. Sử dụng các thuật toán tối ưu hóa cấu trúc liên kết, in 3D kim loại có thể tạo ra các cấu trúc mạng sinh học (như tổ ong, mạng và cấu trúc gradient xoắn ốc) bên trong thiết bị dựa trên các yếu tố như tần số rung và phân phối ứng suất. Điều này cho phép tích hợp sâu của cấu trúc và chức năng.
Chẳng hạn, một công ty đã sử dụng công nghệ SLM để in cấu trúc mạng hợp kim titan cho công tác bơm làm mát của nhà máy điện hạt nhân. Biên độ rung được cắt giảm 40%và các đặc tính giảm xóc của các đơn vị mạng tinh thể hấp thụ năng lượng rung bên trong cấu trúc thay vì gửi nó đến các phần quan trọng. Điều này giữ cho hiệu suất động lực học chất lỏng lên. Nhóm Đại học Trung tâm South cũng đã sử dụng công nghệ PEP (sản xuất phụ gia đùn bột) để tạo ra một hợp kim gradient vật liệu kép 93W/96W. Hợp kim này đã có thể xử lý quá trình chuyển đổi độ dốc căng thẳng dưới tải trọng rung bằng cách trải đều pha tại giao diện, điều này đã ngăn chặn các vết nứt mỏi hình thành trong các cấu trúc hàn truyền thống.
2. Multi - Bản in tổng hợp vật liệu: Đi từ "hiệu suất đơn" sang "tích hợp hệ thống"
Cao - Thiết bị rung thường cần tìm sự cân bằng giữa nhẹ, mạnh và chống gỉ. Các phương pháp truyền thống cần kết hợp rất nhiều phần khác nhau, nhưng in 3D kim loại cho phép bạn gửi các vật liệu khác nhau trong một gradient, cho phép bạn hiệu suất trong một phần duy nhất. Chẳng hạn, sự thăng hoa 3D sử dụng một hệ thống vòi phun đôi riêng biệt để in cả niken - Cao dựa trên - Chất hợp kim nhiệt độ và lớp phủ nhiệt độ hợp kim vonsten trên các lưỡi tuabin của động cơ máy bay cùng một lúc. Khả năng chống mỏi nhiệt của lưỡi dao được tăng gấp ba lần và trọng lượng của chúng được cắt giảm 15% trong môi trường rung động nhiệt độ- cao là 1200 độ. Điều này là do các hạt nano kết nối mạnh hơn khi tiếp xúc. Theo cách tương tự, Laser Xinchen xin người sử dụng một chế độ -}/multi - Thiết kế điểm sáng có thể điều chỉnh để in một lớp hợp kim crom coban trên bề mặt khoang khuôn rất khó. Khu vực lõi sử dụng hợp kim nhôm nhẹ để nhanh chóng hấp thụ năng lượng rung lên lớp bề mặt cứng. Điều này làm giảm quán tính tổng thể và cắt giảm các nguồn kích thích rung.
3. Giảm các khiếm khuyết và giữ hiệu suất nhất quán: Đi từ "thử và lỗi" sang "kiểm soát chính xác"
Môi trường rung rất nhạy cảm với các lỗ hổng trong vật liệu và các phương pháp truyền thống thường để lại những sai sót như lỗ chân lông và vết nứt vì các hạn chế của khuôn. Điều này rút ngắn cuộc sống mệt mỏi của vật chất. Điều chỉnh tham số quy trình và công nghệ giám sát trực tuyến có thể làm cho in 3D kim loại tốt hơn rất nhiều trong việc làm cho vật liệu dày đặc hơn và phù hợp hơn trong hiệu suất. Ví dụ, Đại học Wisconsin Madison đã thêm 4,4% hạt nano TIC vào bột hợp kim Al6061 để giảm độ nhám bề mặt của các bộ phận in SLM từ 20 μ m xuống 2,1 m. Điều này hoạt động vì các hạt nano ổn định biến động bể bơi tan chảy. Độ xốp gần bằng 0 và kích thước hạt nhỏ hơn nhiều, khiến giới hạn mệt mỏi của vật liệu tăng 50% khi nó rung ở tần số cao. Ngoài ra, Leiming Laser's Lim - X Series X Series đi kèm với công nghệ quét hợp tác laser đa - và kiểm soát phản hồi thời gian. Khi in các mảnh cấu trúc xoắn ốc hợp kim titan lớn, sự sai lệch giữa lớp được giữ trong vòng ± 0,05mm để đảm bảo cấu trúc vẫn mạnh ngay cả khi nó rung động.
2, Những gì các doanh nghiệp làm: Sử dụng phổ biến cho sự ổn định trong in 3D kim loại
1. Không gian vũ trụ: "Sự sống sót nhẹ" ở những nơi có nhiều rung động
Động cơ cho các máy bay, tên lửa đẩy và các thiết bị khác cần phải hoạt động trong một thời gian dài dưới độ rung tần số rất nóng và rất cao -. Bởi vì chúng rất nặng, niken truyền thống - Lưỡi dao hợp kim dựa trên có khả năng bị hỏng do cộng hưởng. Sử dụng công nghệ SLM, GE Hàng không in các vòi phun nhiên liệu động cơ Leap kết hợp 20 phần thành một mảnh thông qua một thiết kế tích hợp. Điều này làm cho vòi phun nhẹ hơn 25%. Kênh làm mát bên trong có một cây - giống như cấu trúc bắt chước thiên nhiên. Điều này làm cho độ rung - gây ra ứng suất nhiệt được phân phối đều hơn và mở rộng tuổi thọ của vòi lên ba lần so với các phương pháp tiêu chuẩn. Các bộ phận hợp kim vonfram của 3D của 3D cho các bộ đẩy không gian cũng sử dụng công nghệ PEP để giải quyết vấn đề biến dạng kim loại khó có thể tan chảy. Chúng có thể giữ ổn định về kích thước ngay cả trong môi trường rung động cao - ở 3000 độ, đó là những gì các nhiệm vụ thăm dò không gian sâu cần.
2. Quá cảnh đường sắt: "Bảo đảm kép" về an toàn cho cấu trúc, giảm nhiễu và giảm độ rung
Cao - Bogies đường ray tốc độ, hộp số và các bộ phận khác được tiếp xúc để theo dõi tác động và rung động của động cơ trong một thời gian dài. Các hệ thống hàn truyền thống có nhiều khả năng có vấn đề về an toàn vì chúng có thể phân chia từ sự mệt mỏi. Trung Quốc CRRC in các loại Crossbeam cho Bogies hợp kim Titan bằng công nghệ SLM. Khối lượng được cắt giảm 30% bằng cách tối ưu hóa cấu trúc liên kết và cấu trúc mạng tinh thể hấp thụ năng lượng rung bên trong chùm tia, làm cho tiếng ồn bên trong xe ngựa 5DB yên tĩnh hơn. Đồng thời, laser baochenxin sử dụng công nghệ in tổng hợp vật liệu đa - để đặt một lớp hợp kim crom coban với độ cứng cao trên bề mặt của bánh răng khi chế tạo hộp số vận chuyển đường sắt. Khu vực lõi sử dụng ma trận hợp kim nhôm để tách nguồn rung (chia lưới bánh răng) khỏi cấu trúc giữ tải trọng, giúp giảm tốc độ thất bại của hộp số xuống 70%.
3. Thiết bị năng lượng: Năng lượng hạt nhân và gió có "Nâng cấp rung động" chống -. "
Ví dụ, máy bơm chính của nhà máy điện hạt nhân và bánh răng tuabin gió cần phải làm việc ở những nơi có nhiều độ rung và bức xạ. Các vật liệu truyền thống có khả năng thất bại vì khớp nối rung động ăn mòn. CGN sử dụng in 3D kim loại để tạo ra một bản sao của cơ thể van năng lượng hạt nhân. Tuổi thọ của cơ thể van đi từ 5 năm đến 15 năm trong một môi trường với gia tốc rung động 5G và liều bức xạ là 10 ⁶ Gy. Điều này được thực hiện bằng cách tinh chỉnh cấu trúc kênh dòng chảy để giảm kích thích rung động chất lỏng và sử dụng niken - Các vật liệu hợp kim dựa trên để làm cho nó chống ăn mòn hơn. Siemens Gamesa sử dụng công nghệ SLM để in các tàu sân bay hành tinh cho các hộp số trong ngành công nghiệp điện gió. Thiết kế nhẹ cắt giảm 40%thời điểm quán tính và cấu trúc mạng lưới bên trong hấp thụ năng lượng rung bên trong chất mang. Điều này làm cho hộp số hộp số hiệu quả hơn 3% và kéo dài khoảng thời gian giữa các lỗi đến 20.000 giờ.