Tỷ lệ tái chế của vật liệu in kim loại có cao không?

, Nguyên tắc kỹ thuật: Ý tưởng chính đằng sau việc chọn vật liệu và kiểm soát giao diện.
Mục tiêu chính của Multi - in 3D kim loại là lấy hai hoặc nhiều kim loại để hợp nhất với nhau về mặt kim loại. Có hai cách chính để làm điều này: tan chảy giường bột (SLM/L - PBF) và lắng đọng năng lượng theo hướng (DED). Sử dụng công nghệ SLM làm ví dụ, ba vấn đề công nghệ cơ bản phải được giải quyết để tạo ra đa - in kim loại có thể in:
Kiểm soát khả năng tương thích vật liệu
Chọn một sự kết hợp kim loại có sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt dưới 10% và sự khác biệt về điểm nóng chảy dưới 200 độ. NASA sử dụng kết hợp GRCOP - 42 Hợp kim đồng (điểm nóng chảy 1083 độ) và HR - 1 Hợp kim nhiệt độ cao dựa trên niken (điểm nóng chảy 1390 độ) để tạo ra các buồng đốt động cơ tên lửa. Họ làm điều này bằng cách kiểm soát mật độ năng lượng laser (120-150 J/mM) và tốc độ quét (800-1200 mm/s) để tạo lớp chuyển tiếp 0,3mm liên kết hai vật liệu với nhau. Độ bền kéo tại giao diện là 420 MPa, cao hơn 60% so với các phương pháp hàn điển hình.
Cải tạo hệ thống trải bột
Quá trình truyền bột vật liệu đơn thông thường - là không đủ cho các yêu cầu của đa dạng xen kẽ kim loại. Thiết bị phân tán chất hấp phụ tĩnh điện của phòng thí nghiệm IGCV của Fraunhofer có thể hấp phụ các loại bột kim loại khác nhau bằng cách cung cấp trường tĩnh điện -5000V cho nền tảng xây dựng. Hệ thống lây lan bột hợp kim đồng CW106C (lớp bên trong) và bột thép 1.2709 (lớp ngoài) rất chính xác trong khi làm buồng đẩy áo khoác bằng thép đồng. Nó cũng phục hồi 98% của bột, hiệu quả gấp ba lần so với sự lan truyền bột máy cạo cơ học thông thường.
Kiểm soát các tham số quy trình trong thời gian thực
Khi in bằng nhiều kim loại, cường độ laser, phương pháp quét và các cài đặt khác phải được thay đổi trong thời gian thực cho từng vùng vật liệu. Công nghệ lắng đọng kim loại 3E của Meltio sử dụng các cảm biến thông minh để theo dõi nhiệt độ của nhóm nóng chảy trong thời gian thực (với lỗi ± 5 độ). Nó cũng tự động phù hợp với các tham số lắng đọng của hợp kim titan (công suất laser là 400W) và hợp kim nhôm (công suất laser là 250W). Khi chế tạo dấu ngoặc cho động cơ hàng không, công nghệ này làm cho khu vực hợp kim Titan khó khăn hơn 38% và diện tích hợp kim nhôm dài hơn 18%, tốt hơn 25% so với hiệu suất in của các vật liệu đơn.
2, Sử dụng phổ biến: Chuyển từ phòng thí nghiệm sang thực hành nhà máy
1. Hàng không vũ trụ: Làm cho buồng đốt nhẹ hơn và tốt hơn trong việc quản lý nhiệt
Phòng đốt của động cơ tên lửa phải có khả năng xử lý xả khí ở 3000 độ và làm mát oxy lỏng ở - 180 độ. Để liên kết lớp lót hợp kim đồng và niken - SHELL dựa trên vỏ hợp kim trong sản xuất truyền thống, chúng phải được hàn cùng với chất nổ. Thủ tục này có thể mất đến sáu tháng. Sau khi sử dụng công nghệ in 3D kim loại đa -, buồng đốt bằng thép bằng thép bằng đồng của nhóm Safran của Đức được thực hiện bằng kỹ thuật SLM đã cắt giảm thời gian sản xuất một nửa và làm cho nó nhẹ hơn 40%. Sự đổi mới chính là việc sử dụng thiết kế vật liệu được phân loại chức năng. Có một lớp chuyển tiếp nicraly dày 0,5mm giữa hợp kim đồng (GRCOP-84) và thép (316L). Lớp này thay đổi một cách trơn tru hệ số giãn nở nhiệt từ 16,5 × 10 ⁻⁶/ độ lên 12,8 × 10 ⁻⁶/ độ, giúp loại bỏ nồng độ ứng suất tại giao diện.
2. Thiết bị năng lượng: Cuộc cách mạng kênh làm mát phù hợp trong sản xuất
Trong việc tạo ra các khuôn phun, các kênh nước làm mát truyền thống chủ yếu là thẳng do giới hạn xử lý. Điều này làm cho các trường nhiệt độ trong khuôn không đồng đều (với phương sai lên đến 30 độ), làm giảm chất lượng của các sản phẩm đúc. Kỹ thuật SLM lưỡng kim của Aerosint in các kênh làm mát hợp kim đồng (CUCR1ZR) bên trong các chèn khuôn, giúp làm mát hiệu quả hơn ba lần. Phương pháp này cắt giảm thời gian làm mát để chế tạo khuôn bội ô ô tô từ 45 giây xuống còn 18 giây, cắt giảm năng lượng để sử dụng năng lượng cho sản xuất mảnh- và làm cho khuôn kéo dài hơn 2 triệu lần.
3. Y sinh: Tùy chỉnh hiệu suất của cấy ghép cá nhân hóa
Phải mất 6 đến 12 tháng để các khớp chân giả hợp kim titan truyền thống để tích hợp hoàn toàn với xương. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Tây Bắc đã đưa ra một cách mới để cấy ghép 3D Titanium tantalum lưỡng kim. Họ làm điều này bằng cách đặt các cấu trúc xốp tantalum (TA) (65% độ xốp, kích thước lỗ rỗng 500 m) trên bề mặt hợp kim titan (TI6AL4V). Điều này làm cho mối liên kết giữa cấy ghép và mô xương mạnh hơn ba lần. Bằng chứng lâm sàng chứng minh rằng cấy ghép khớp hông của công nghệ này có tỷ lệ tích hợp xương là 92% ba tháng sau phẫu thuật. Điều này ngắn hơn 50% so với thời gian phục hồi cho cấy ghép hợp kim titan điển hình.