In 3D kim loại có thể tạo ra các cấu trúc kênh chất lỏng phức tạp không?

1. Nguyên tắc kỹ thuật: Chuyển đổi chính xác từ các mô hình kỹ thuật số sang các cấu trúc hữu hình.
Các đặc tính xếp lớp của sản xuất phụ gia là những gì làm cho việc in 3D kim loại trở nên hữu ích để tạo ra các kênh chất lỏng. Ví dụ, dòng chảy quy trình cho công nghệ tan chảy laser chọn lọc (SLM) có thể được chia thành ba bước:
Mô hình kỹ thuật số: Sử dụng phần mềm CAD để tạo mô hình thứ ba - của kênh chất lỏng để tối ưu hóa đường dẫn dòng chảy, chéo - hình dạng phần và các yếu tố độ nhám bề mặt. Chẳng hạn, khối van tỷ lệ của Sino Power Multi - cho các thiết bị đặc biệt dưới đáy biển sử dụng các thuật toán AI để tự động tạo ra cấu trúc tôpô dòng chảy, giúp giảm 40%điện trở.
Cắt xếp lớp: Để thực hiện một lộ trình quét laser, hãy cắt mô hình thành các lớp mỏng dày từ 20 đến 50 μm dọc theo trục Z -. Thư viện quy trình thông minh của Platinum Technology có thể tự động khớp với công suất laser, tốc độ quét và các cài đặt khác cho các vật liệu khác nhau. Điều này giữ độ chính xác của độ dày thành kênh dưới ± 0,05mm.
Lớp nóng chảy từng lớp: Tia laser năng lượng cao - có chọn lọc bột kim loại dọc theo một tuyến đường trong khi được bảo vệ bằng khí trơ. Điều này tạo ra một vững chắc bằng cách xếp các lớp lên trên cái khác. Công nghệ Helting Tia nóng chảy (EBM) sử dụng quét chùm electron trong môi trường chân không. Nó rất tốt cho việc chế tạo các vật liệu khó xử lý, các hợp kim nhiệt độ - cao như vậy được sử dụng để tạo các kênh làm mát cho lưỡi tuabin động cơ máy bay.
Phương pháp sản xuất "từ đầu" này không cần phải có khuôn mẫu và các công cụ cắt trong các quy trình truyền thống. Nó cũng có thể trực tiếp tạo ra bất kỳ kênh dòng chảy phức tạp nào, bao gồm các hình dạng hình học khó thực hiện với các phương pháp truyền thống, như các kênh dòng chảy xoắn ốc, nhiều kênh dòng chi nhánh giai đoạn- và cây sinh học - như các kênh dòng chảy.
2, Tình huống sử dụng: Thực hành đột phá trong vương quốc của High - Sản xuất kết thúc
Hàng không vũ trụ: Một trường hợp sử dụng phổ biến là kênh làm mát của lưỡi tuabin trong động cơ hàng không. Để đưa lên các ống làm mát bằng các phương pháp đúc truyền thống, bạn phải khoan hoặc hàn chúng lại với nhau. Điều này có thể gây rò rỉ và làm cho việc làm mát kém hiệu quả. Và bạn có thể sử dụng in 3D kim loại để tạo ra một kênh dòng mê cung bên trong cho phép làm mát khí đều bao phủ bề mặt lưỡi. Điều này giúp cải thiện đáng kể lực đẩy của động cơ - thành - tỷ lệ trọng lượng. Vòi phun nhiên liệu động cơ Leap do GE sản xuất bằng công nghệ in 3D kết hợp 20 kênh dòng chảy thành một, giúp nó nhẹ hơn 25% và tiết kiệm nhiên liệu hơn 15%.
Biomedical: Thiết kế của kênh chất lỏng trong cấy ghép được điều chỉnh có ảnh hưởng trực tiếp đến việc mô có thể chữa lành tốt như thế nào. Chẳng hạn, 3D - Cấy ghép hông được in có các kênh xốp với các đặc điểm trabecular xương sinh học giúp các tế bào xương sinh sôi nảy nở. Phản hồi lâm sàng chứng minh rằng thời gian cần thiết cho xương tích hợp được cắt làm đôi. Maxwell Medical, một công ty sản xuất thông minh ở Xi'an, đã sản xuất một thiết bị hợp nhất intervertebral được in 3D - với kênh dòng chảy bên trong có thể bắt chước lưu thông chất lỏng của đĩa đệm tự nhiên. Điều này cắt giảm nguy cơ vấn đề sau phẫu thuật 30%.
Năng lượng và năng lượng: 3D - Bộ trao đổi nhiệt kênh được in cải thiện hiệu quả truyền nhiệt bằng 20% ​​và cắt giảm sử dụng vật liệu bằng cách cải thiện hình học của kênh dòng chảy trong hệ thống làm mát của lò phản ứng hạt nhân. Công nghệ Xi'an Ouzhong đã tạo ra một tấm kênh dòng hợp kim Titan cho các thiết bị năng lượng mặt trời phân phối chất lỏng làm mát bằng cách sử dụng micromet - Thiết kế kênh dòng chảy. Điều này giữ nhiệt độ của lò tinh thể đơn trong vòng 0,5 độ.
3, Cạnh công nghệ: Một bước đột phá kép về tự do thiết kế và hiệu suất tốt hơn
Cuộc cách mạng tự do thiết kế: Các thủ tục truyền thống bị giới hạn bởi các góc mà khuôn có thể bị hủy bỏ và các công cụ có sẵn. Thiết kế của người chạy cũng phải tính đến mức độ dễ dàng sản xuất . 3 d có thể tạo các kênh dòng chảy ở bất kỳ góc hoặc đường cong nào. Chẳng hạn, khối van của Sino Power cho thiết bị dưới biển sử dụng in 3D để kết hợp 12 lỗ xử lý ban đầu thành 3 kênh dòng liên tục. Điều này cắt giảm 60% khối lượng và mất áp suất 25%.
Tối ưu hóa hiệu suất của vật liệu: in 3D kim loại có thể tạo ra các cấu trúc hạt mịn và làm cho vật liệu mạnh hơn vì nó củng cố nhanh chóng. Các bộ phận của kênh dòng chảy được làm bằng hợp kim titan TC4 bởi Platinum Lite có độ bền kéo là 1100MPa, mạnh hơn 15% so với rèn. Thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết cũng làm cho sản phẩm nhẹ hơn 30%, đáp ứng nhu cầu của ngành hàng không về sức mạnh "nhẹ+cao -."
Tiết kiệm chi phí và thời gian trong sản xuất: Làm cho một cơ thể van thủy lực truyền thống thực hiện 12 bước, chẳng hạn như đúc, gia công và hàn, và có thể mất tới 6 tháng . 3 d in có thể biến nguyên liệu thô thành hàng hóa đã hoàn thành ở một nơi. Dự án khối van thủy lực của Sino Power đã cắt giảm thời gian giao hàng xuống còn hai tuần và giảm chi phí nấm mốc 90%. 3 d in có giá cao hơn - có hiệu quả đối với các sản phẩm tùy chỉnh hàng loạt nhỏ.
4. Các vấn đề kỹ thuật và cách để đi xung quanh họ
In 3D kim loại có rất nhiều tiềm năng để tạo ra các kênh chất lỏng, nhưng nó vẫn có ba vấn đề lớn để giải quyết:
Kiểm soát độ nhám bề mặt: Độ nhám bề mặt của kênh dòng chảy được thực hiện bởi quá trình SLM thường là RA250 - 400 μ m. Để đạt được các tiêu chí niêm phong, điều này cần phải được đưa xuống RA10 μ m hoặc thấp hơn bằng cách sử dụng đánh bóng điện phân hoặc bắn peening. Đại học Xi'an Jiaotong đã tạo ra công nghệ SLM hỗ trợ rung siêu âm có thể làm cho độ nhám bề mặt của kênh dòng chảy RA50 μ m, cắt giảm số lượng các bước cần thiết sau khi xử lý.
Tìm kiếm các khiếm khuyết bên trong kênh dòng chảy: Thật khó để thấy các khiếm khuyết như không có sự hợp nhất và độ xốp. Thiết bị bạch kim đã phát triển thiết bị quét CT công nghiệp có thể tìm thấy các lỗ hổng bên trong nhỏ tới 0,1mm. Tỷ lệ phát hiện lỗ hổng đã lên tới 99,9% khi được sử dụng với phương pháp nhận dạng hình ảnh AI.
Multi - Bản in tổng hợp vật liệu: Để làm cho các hệ thống chất lỏng phức tạp hoạt động, bạn thường cần kết hợp các vật liệu đa dạng, như các kênh không ăn mòn và cấu trúc rất mạnh. Công nghệ in ấn tổng hợp laser của công nghệ Xi'an Ouzhong đã giúp các kênh dòng hợp kim Titanium và các cấu trúc thép không gỉ được kết nối theo cách không đồng đều. Công nghệ này có độ bền kéo 400 MPa, đó là những gì kỹ thuật hàng hải cần.