Liệu sức mạnh và độ dẻo dai của vật liệu in kim loại đáp ứng các yêu cầu công nghiệp?

1.
Đã có một sự cải thiện lớn về sức mạnh của vật liệu in 3D kim loại. Ví dụ, các bộ phận được tạo ra bởi quá trình tan chảy laser chọn lọc (SLM) bằng cách sử dụng hợp kim dựa trên niken in718 - thường được sử dụng trong ngành hàng không có cường độ kéo lên tới 1200MPa và cường độ năng suất 1050MPa. Điều này tốt hơn quá trình đúc truyền thống (độ bền kéo khoảng 900MPa) và thậm chí gần với mức độ rèn (độ bền kéo khoảng 1150MPa). Sau 20 thử nghiệm chu kỳ nhiệt, buồng đốt hợp kim titan mà Platinum lite in cho một loại động cơ tên lửa nhất định có tốc độ duy trì cường độ nhiệt độ- cao là 92%, cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn 85% mà ngành công nghiệp yêu cầu.
Công nghệ xử lý nhiệt gradient mà MIT đưa ra đã đặt ra một tiêu chuẩn mới cho ngành công nghiệp khi làm cho mọi thứ bền bỉ hơn. Bằng cách kiểm soát cẩn thận tốc độ làm mát, công nghệ này làm tăng độ bền của 3D được in năm 713 High - Hợp kim nhiệt độ ở 927 độ từ 15J/cm² đến 28J/cm². Độ bền gãy (KIC) đạt 65MPa · m ¹/², đáp ứng nhu cầu của lưỡi tuabin động cơ máy bay trong môi trường nhiệt độ rất cao -. Khả năng quản lý cấu trúc vi mô này cho phép các vật liệu in 3D giữ sức mạnh của chúng trong khi chỉ mất 40% độ bền so với các phương pháp trước đó.
Cơ sở dữ liệu vật liệu tốt hơn cung cấp hỗ trợ dữ liệu để làm cho mọi thứ hoạt động tốt hơn. Thư viện quy trình thông minh của Platinum Technology đã thu thập được hơn 2000 bộ tham số vật liệu. Các thông số này trải rộng 12 kim loại công nghiệp phổ biến, chẳng hạn như hợp kim titan, niken - Hợp kim dựa trên và thép không gỉ. Bằng cách thay đổi công suất laser (180 Ném220W), tốc độ quét (800 Hàng1200mm/s) và độ dày lớp (30 sắt50 m), có thể kiểm soát chính xác độ bền kéo giữa 980 đến 1150MPa và độ kéo dài từ 12 đến 18%. Điều này đáp ứng nhu cầu của một loạt các ứng dụng, từ cấy ghép chỉnh hình đến các thành phần cấu trúc hàng không vũ trụ.
2. Đổi mới quy trình: Tìm cách để cân bằng sức mạnh và độ dẻo dai
Công nghệ quét hợp tác laser đa - khắc phục vấn đề về sức mạnh không đồng đều trong các phần lớn. Leiming Laser's Lim - Thiết bị X400M sử dụng ba công nghệ nối liền mạch laser để giữ sức mạnh của các vật phẩm trong phạm vi kích thước 300mm × 400mm × 350mm trong vòng 3%. Công nghệ này kết hợp sáu phần từng cần được hàn và kết hợp thành một tổng thể trong khung vệ tinh được sản xuất cho một công ty hàng không vũ trụ nhất định. Điều này làm cho cuộc sống mệt mỏi đi từ 8000 chu kỳ thông thường đến 25000 chu kỳ.
Công nghệ in không được hỗ trợ giúp tăng cường đáng kể hiệu suất cơ học của các cấu trúc lơ lửng bằng cách tối ưu hóa động lực của nhóm tan chảy. Phương pháp quét mật độ năng lượng thay đổi của công nghệ Xi'an Ouzhong đã tạo ra các cấu trúc lơ lửng với các góc in nhỏ hơn 45 độ mạnh hơn 20%. Cách tiếp cận này kết hợp 12 lỗ quá trình ban đầu thành 3 kênh dòng chảy liên tục trong khối van được sản xuất cho các thiết bị đặc biệt dưới nước. Điều này cắt giảm 60% khối lượng và mất áp suất 25%. Độ dày thành của kênh dòng chảy chính xác trong vòng ± 0,05mm.
Hệ thống giám sát thông minh đã giúp tối ưu hóa các tham số quy trình trong thời gian thực. XX Ô tô sử dụng hệ thống giám sát nhóm tan chảy AI - có thể thay đổi cường độ laser và đường dẫn quét một cách nhanh chóng. Điều này làm giảm độ xốp từ trung bình của ngành từ 0,3% xuống dưới 0,05%. Kỹ thuật này làm cho cấu trúc liên kết - Cấu trúc tối ưu hóa mạnh mẽ hơn 15% và nhẹ hơn 25% khi in mui xe điện. Nó đã vượt qua bài kiểm tra khó khăn của mô -men xoắn 2100 Newton.
3. Xác minh kịch bản công nghiệp: Đi từ phòng thí nghiệm đến dây chuyền sản xuất
Việc sử dụng trong khu vực hàng không vũ trụ là thuyết phục nhất. Bằng cách sử dụng công nghệ in 3D, GE đã sản xuất vòi phun nhiên liệu Leap Engine, kết hợp 20 phần riêng biệt thành một đơn vị. Điều này làm cho nó nhẹ hơn 25% và tiết kiệm nhiên liệu hơn 15%. Tổng số mặt hàng được giao đã vượt quá 500.000. Sau 1000 giờ thử nghiệm ở nhiệt độ khắc nghiệt, Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (AECC) đã phát hiện ra rằng lưỡi hướng dẫn tuabin in 3D tốt hơn 18% trong việc làm mát và kéo dài gấp ba lần so với lưỡi cắt truyền thống.
Nhu cầu về các vật liệu tốt hơn trong kinh doanh năng lượng và năng lượng đang thúc đẩy các nhà khoa học thực hiện những khám phá mới mọi lúc. Maxwell Medical, một công ty sản xuất thông minh ở Xi'an, đã tạo ra một 3D - Thiết bị quang điện được in Tấm kênh dòng hợp kim Titanium phân phối chất lỏng làm mát thông qua micromet - Thiết kế kênh dòng chảy. Điều này giữ cho nhiệt độ của lò tinh thể đơn trong vòng 0,5 độ và tiết kiệm 12% năng lượng so với các sản phẩm gia công truyền thống. Trong việc sử dụng các hệ thống làm mát lò phản ứng hạt nhân, các bộ trao đổi nhiệt kênh dòng in 3D đã được chứng minh là hiệu quả hơn 20% khi truyền nhiệt, sử dụng ít vật liệu hơn 40% và chúng đã vượt qua 10 năm thử nghiệm cuộc sống tăng tốc.
Sự cần thiết của cấy ghép y tế để tương thích sinh học và thích nghi về mặt cơ học đã dẫn đến các vật liệu mới đang được phát triển. 3D - Thiết bị hợp nhất hợp kim xốp xốp được in do Sino Power tạo ra có độ xốp 70% và mô đun đàn hồi giống như xương vỏ người (10 .1515GPA). Phản ứng lâm sàng cho thấy sự cải thiện 60% trong phát triển xương so với cấy ghép tiêu chuẩn ba tháng sau phẫu thuật-. Thiết kế hợp tác của chức năng cấu trúc vật liệu đã cải thiện tỷ lệ sống sót năm - năm của cấy ghép được in 3D từ 85% lên 97%.