1, Ứng dụng công nghệ in 3D kim loại lĩnh vực hàng không vũ trụ
Trực tiếp từ các mô hình kỹ thuật số, công nghệ in 3D kim loại xếp bột kim loại từng lớp rồi làm tan chảy và đông cứng chúng bằng cách sử dụng tia laser hoặc chùm tia điện tử. Các công nghệ chính là nấu chảy bằng laser chọn lọc (SLM), nấu chảy bằng chùm tia điện tử (EBM), lắng đọng năng lượng trực tiếp (DED), v.v. không bị giới hạn ở đây. Lĩnh vực hàng không vũ trụ nhận thấy công dụng tuyệt vời của những công nghệ này theo nhiều cách khác nhau:
Công nghệ nấu chảy bằng laser chọn lọc (SLM) sử dụng tia laser năng lượng cao để làm tan chảy bột kim loại một cách chính xác, phù hợp để chế tạo các bộ phận có độ chính xác và phức tạp như cánh động cơ, khung thân máy bay, v.v. Bằng cách quản lý chính xác quá trình nấu chảy và hóa rắn của bột kim loại, công nghệ SLM có thể tạo ra các sản phẩm nhẹ và các bộ phận hàng không chắc chắn, nhờ đó giảm đáng kể tổng trọng lượng của máy bay và tăng cường tiết kiệm nhiên liệu.
Tốc độ xử lý nhanh và phù hợp cho việc chế tạo các linh kiện có kích thước lớn khiến cho việc nung chảy chùm tia điện tử (EBM) sử dụng chùm tia điện tử để nung chảy bột kim loại trong môi trường chân không là thích hợp. Do môi trường chân không và mật độ năng lượng lớn, công nghệ EBM mang lại những lợi ích đặc biệt trong việc sản xuất các bộ phận máy bay cao cấp và hiệu suất cao.
Để nấu chảy và lắng đọng - phù hợp cho việc sửa chữa và tạo mẫu nhanh - dây hoặc bột kim loại được đưa trực tiếp vào nguồn nhiệt nhiệt độ cao thông qua một vòi phun. Giảm chi phí bảo trì và tăng độ tin cậy của các bộ phận, công nghệ DED rất quan trọng đối với việc sửa chữa và tái sản xuất các ứng dụng máy bay.
2,thay vì tung hứng công nghệ và chi phí
Mặc dù việc sử dụng công nghệ in 3D kim loại trong ngành hàng không vũ trụ mang lại một số lợi ích nhưng cũng tồn tại sự đánh đổi về tài chính và công nghệ.
Giá thành vật liệu: Đặc biệt là kim loại quý hiếm hoặc hợp kim tính năng cao, có giá thành cao hơn rất nhiều so với kim loại thông thường thì bản thân giá vật liệu bột kim loại cũng là yếu tố ảnh hưởng đáng kể. Trong ngành công nghiệp máy bay, vật liệu có tiêu chuẩn khá cao và thường được sử dụng là hợp kim hiệu suất cao để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của linh kiện. Điều này rõ ràng làm tăng chi phí vật chất.
Chi phí thiết bị: Thiết bị in 3D kim loại cao cấp đắt tiền đi kèm với chi phí bảo trì và sử dụng năng lượng cũng như giá cả cao được phân bổ đều. Ngay cả khi sự phát triển không ngừng của công nghệ và sự cạnh tranh thị trường khốc liệt hơn được dự đoán sẽ làm giảm dần chi phí thiết bị, thì đây vẫn là yếu tố quan trọng hạn chế việc triển khai rộng rãi công nghệ in 3D kim loại trong lĩnh vực hàng không vũ trụ ở cấp độ hiện tại.
Chi phí hệ thống: Hơn nữa, ảnh hưởng đến chi phí sẽ là việc lựa chọn phương pháp in 3D kim loại. Các kỹ thuật khác nhau đều có ưu điểm và nhược điểm và phù hợp với các tình huống ứng dụng khác nhau. Ví dụ, đối với các sản phẩm sản xuất hàng loạt nhỏ, có độ chính xác cao, công nghệ SLM là phù hợp; Công nghệ DED phù hợp hơn cho sản xuất quy mô lớn, chi phí thấp. Để giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất, các công ty phải áp dụng các thủ tục phù hợp tùy theo nhu cầu và hoàn cảnh thực tế của mình.
Chi phí sau khi xử lý: Người ta không thể bỏ qua yếu tố quan trọng của quá trình xử lý sau in 3D kim loại. Để đảm bảo độ chính xác về kích thước, đặc tính cơ học và chất lượng bề mặt của các bộ phận kim loại được in, chúng phải trải qua các công đoạn bao gồm xử lý bề mặt, xử lý nhiệt và loại bỏ các cấu trúc hỗ trợ. Cùng với sự đầu tư đáng kể về nhân lực, vật chất và tài chính, các hoạt động xử lý hậu kỳ này cũng đòi hỏi những điều này.
3,Phương pháp tối ưu hóa
Các công ty hàng không vũ trụ sử dụng công nghệ in 3D kim loại phải triển khai một bộ kỹ thuật tối ưu hóa nếu muốn duy trì chất lượng cao trong khi cắt giảm chi phí:
Lựa chọn đầy đủ công cụ, vật tư: Để tiết kiệm chi phí trực tiếp, doanh nghiệp nên lựa chọn công cụ, vật tư phù hợp căn cứ vào nhu cầu của mình và tình hình thực tế. Ví dụ, các vật liệu thay thế có chi phí thấp có thể được sử dụng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất; trong khi lựa chọn thiết bị, bạn có thể tính đến các mô hình tiết kiệm hơn.
tối đa hóa các thông số quy trình in: Hiệu quả và độ chính xác in có thể được nâng cao bằng cách tối ưu hóa các thông số quy trình in như công suất laser, tốc độ quét, độ dày lớp, v.v., từ đó giảm chi phí sản xuất. Đồng thời, tính ổn định và khả năng kiểm soát của quy trình in có thể được nâng cao bằng cách bao gồm các hệ thống quản lý thông minh và thiết bị tự động, nhờ đó giảm thiểu sự can thiệp và sai sót của con người.
Giảm tỷ lệ phế liệu và tăng hiệu quả sản xuất: Giảm tỷ lệ phế liệu và nâng cao hiệu quả sản xuất giúp tiết kiệm chi phí hơn nữa. Ví dụ, công nghệ in song song cho phép in nhiều thành phần đồng thời; bằng cách thiết kế và cài đặt quy trình, có thể giảm thiểu nguy cơ lỗi in và chi phí in ấn định kỳ.
Các công nghệ và thiết bị xử lý bề mặt mới cho phép nâng cao hiệu quả và chất lượng xử lý đồng thời đảm bảo hiệu suất của các bộ phận và do đó giảm chi phí và thời gian xử lý sau. Ví dụ, sự thay thế hiệu quả và an toàn với môi trường cho các kỹ thuật làm sạch bằng hóa chất thông thường là công nghệ làm sạch bằng laser.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-of-race-car-accessories.html