1, Nguyên tắc kỹ thuật: Sự hình thành chế độ miễn phí của các cấu trúc phức tạp thông qua việc lột xác tích lũy.
Tinh hoa của in 3D kim loại là chia mô hình kỹ thuật số 3D thành hàng trăm đến hàng ngàn lớp cắt 2D - và thực hiện quá trình hóa rắn hoặc nóng chảy chọn lọc và hóa rắn bằng cách sử dụng các lớp vật lý. Sản xuất trừ thông thường (quay, phay và mài) và sản xuất vật liệu bằng nhau (đúc, giả mạo và hàn) để cung cấp ba lợi thế công nghệ chính:
Sản xuất không có khuôn: Bạn có thể sản xuất các lô nhỏ trực tiếp và kiểm tra sản xuất hàng loạt các bộ phận, và không cần nấm mốc. Chu kỳ sản xuất nấm mốc trong ngành công nghiệp truyền thống có thể rút ngắn từ vài tháng xuống còn vài ngày. Chi phí đã giảm hơn 80%! Ví dụ, một công ty động cơ hàng không nhất định sử dụng công nghệ SLM để sản xuất lưỡi hợp kim titan, giúp giảm chi phí nấm mốc từ 1,2 triệu nhân dân tệ xuống 0 và rút ngắn chu kỳ nghiên cứu và phát triển.
Một bước đúc trên cấu trúc phức tạp: có thể sản xuất các cấu trúc phức tạp như mạng, các kênh làm mát phù hợp, cấu trúc giảm tối ưu hóa cấu trúc liên kết, phương pháp truyền thống có thể không thể thực hiện. Ví dụ, việc sử dụng SLM đã cho phép GE Hàng không tạo ra số 20 được kết hợp trong đó trong một trong vòi phun nhiên liệu động cơ Leap, chuyển thành giảm trọng lượng 25% và tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn 15%.
Kiểm soát phân phối độ dốc vật liệu: Thay đổi phân loại có thể được thực hiện trong độ cứng, dẫn nhiệt, khả năng chống ăn mòn và các tính chất khác trong các lĩnh vực khác nhau của phần bằng công nghệ in tổng hợp đa vật liệu. Chẳng hạn, nhà sản xuất van năng lượng Nuke áp dụng công nghệ in FGM (vật liệu độ dốc chức năng) để cải thiện độ mòn -
2, Kiểm soát chính xác: lật đổ từ micron sang nanomet
Khó khăn của các bộ phận cơ học chính xác cao - là kiểm soát chính xác độ chính xác kích thước, độ nhám bề mặt và dung sai hình thức và dung sai vị trí. Đạt được một bước nhảy vọt về độ chính xác củain 3D kim loạicó thể thông qua các hướng công nghệ sau:
Cải thiện độ chính xác phần cứng:
Kiểm soát đường kính điểm: Thiết bị SLM hiện đại có hệ thống laser tiêu điểm động và đường kính điểm có thể được điều khiển chính xác trong phạm vi 50 - 100 m, tốt hơn 40% so với thiết bị cũ. Ví dụ, với 12 công nghệ quét kẹp laser đã được chứng minh trên các nhà máy BLT-S800 Platinum với độ chính xác của việc sản xuất lưỡi máy bay ở mức độ micromet có độ nhám R_ thấp hơn hoặc bằng 3,2 μm.
Độ chính xác vị trí của hệ thống chuyển động: Động cơ tuyến tính và thước đo được đóng lại - Hệ thống điều khiển vòng lặp được sử dụng để kiểm soát lỗi vị trí trong vòng 2 micron. Độ tin cậy và khả năng tái tạo của hình thức và vị trí là ± 0,01mm đối với quy trình Renishaw AM400 dẫn đến cấy ghép cho các thiết bị y tế ổn định 100% và đáng tin cậy theo tiêu chuẩn y tế ISO 13485.
Tối ưu hóa tham số quy trình:
Mẫu quét tiểu thuyết: Bảng kiểm tra và các mẫu xoắn ốc được sử dụng thay vì các mẫu liên tục trong nỗ lực giảm thiểu biến dạng liên quan đến ứng suất nhiệt. Nó đã được báo cáo bởi một nhà sản xuất phụ tùng ô tô cụ thể rằng mức độ biến dạng warpage của giá đỡ hợp kim nhôm đã được cải thiện từ 0,5mm đến 0,1mm, bằng cách áp dụng chiến lược quét phát triển của chúng.
Độ dày lớp: Khả năng có thể in với độ dày lớp siêu mịn (20-30 micron) có thể tạo ra các phần nhỏ về mặt chiều; với một bề mặt hoàn hảo hoàn hảo. Khi in cấy ghép chỉnh hình của hợp kim titan, thiết bị EOS M 400-4 đã áp dụng độ dày lớp 25 μ m, có độ nhám bề mặt RA giảm từ 6 μ m xuống còn 1,8 m, gần với mức đánh bóng.
Tích hợp công nghệ xử lý bài:
Nóng đẳng hướng (HIP): Nó loại bỏ các lỗ chân lông bên trong các bộ phận ở nhiệt độ cao 1200 độ và áp suất cao là 150MPa, do đó mật độ của các bộ phận tăng từ 99,2% lên 99,95%; Tuổi thọ mệt mỏi của phần cấu trúc hàng không đã tăng ba lần sau khi áp dụng công nghệ hông trong một nhà máy thành phần cấu trúc hàng không nhất định.
Đánh bóng điện hóa (ECP) - Loại bỏ các mức độ bề mặt bằng cách khắc vi mô điện phân để tạo ra bề mặt nanosmooth. Theo thực tế, độ nhám bề mặt của khoang thép không gỉ bị giảm bởi công nghệ ECP từ 0,4 μ m xuống 0,05 m của một công ty thiết bị bán dẫn nhất định, có thể đáp ứng các yêu cầu niêm phong chân không.
3, Phát triển từ kim loại đơn sang vật liệu composite 3.1 Khả năng thích ứng vật liệu
Các bộ phận cơ học chính xác cao đòi hỏi các tính chất vật liệu đa dạng và in 3D kim loại đã nhận ra độ bao phủ từ các kim loại thông thường, hợp kim nhiệt độ cao, hợp kim kim loại nhẹ, đến kim loại y sinh khi nó được yêu cầu).
Hợp kim Titan: TI6AL4V AWE có độ phù hợp cường độ cao là 890 MPa với mật độ thấp 4,43g/cm và cho thấy khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, do đó trở thành một vật liệu cơ bản trong hàng không vũ trụ và cả y học. Một nhà sản xuất cấy ghép chỉnh hình đã áp dụng công nghệ EBSM để sản xuất các bộ phận giả khớp hông, cường độ liên kết với mô xương được cải thiện 40 % và Post - Thời gian phục hồi hoạt động đã được rút ngắn 30 %.
9 hợp kim nhiệt độ cao dựa trên niken, Inconel 718 có cường độ cao (cường độ kéo là 1034MPa) ở 650 độ. Nó đã được sử dụng rộng rãi cho lưỡi tuabin khí. Một công ty năng lượng đi xa đến mức các lưỡi tuabin khí in 3D, với SLM thêm đường kính kênh làm mát chỉ 0,8mm, cung cấp sự làm mát tăng cường khoảng 30% so với các đối tác đúc.
Hợp kim nhôm: ALSI10MG đã được sử dụng rộng rãi trong trọng lượng ô tô vì mật độ thấp (2,7 g/cm) và các đặc tính đúc vượt trội. Công ty xe năng lượng sử dụng Scalmalloy ® Fender Fender/Scalmalloy ® mới có độ bền cao hơn 50% so với hợp kim nhôm truyền thống và bề mặt khí động học phức tạp được hình thành bởi toàn bộ.
Đa vật liệu tổng hợp: Vật liệu tổng hợp polymer gốm kim loại có thể được in bằng gradient bằng cách sử dụng công nghệ phun hạt nano (NPJ). Một công ty quang điện đã sử dụng công nghệ NPJ để thay thế bột bạc như một vật liệu thay thế, làm giảm lượng bạc được sử dụng trong các tế bào dị vòng từ 130mg/tấm xuống 50mg/tấm và giảm chi phí cho mỗi watt xuống 0,12 nhân dân tệ.
4, Ứng dụng công nghiệp: Từ phòng thí nghiệm đến sử dụng công nghiệp
Từ sản xuất nguyên mẫu đến sản xuất hàng loạt, công nghệ in 3D kim loại đã đạt được thành công thương mại trong nhiều trường kết thúc-
Hàng không: Dấu hiệu hợp kim titan in 3D được áp dụng trong máy bay Airbus A350 XWB và cường độ kết nối giữa cánh và thân máy bay trên cánh đã tăng 25%; Comac C919 Hoàn thiện Dải cạnh cánh nhận ra một mảnh tích hợp tích hợp thông qua công nghệ SLM và tỷ lệ sử dụng vật liệu đã được tăng từ 15% lên 92%.
Sản xuất ô tô: Tập đoàn BMW sử dụng công nghệ WAAM để in 3D Nhà ở động cơ xe điện, giảm cân là 40%, tản nhiệt hiệu quả hơn 15%; Tesla Model Y Bảng điều khiển phía sau áp dụng 6000T tích hợp DE
Các thiết bị y tế: Thiết bị hợp nhất hợp kim intervertebral y tế xốp 3D với độ xốp là 80% tổng hợp Johnson & Johnson Depuy có thể đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng của tế bào xương ba lần; Bức tường stent hợp kim coban in 3D của Siemens Healthineers với độ dày chỉ cao hơn 0,15mm cao hơn 40% so với công nghệ cắt laser truyền thống.