Làm thế nào có thể áp dụng in 3D kim loại để sản xuất các thành phần hệ thống thủy lực?

1. Một bước đột phá công nghệ: Từ "không thể" đến "độ chính xác cao"
Khi nói đến việc tạo ra các bộ phận thủy lực, phần khó nhất là thiết kế các kênh dòng chảy bên trong. Để tham gia các kênh, các phương thức truyền thống cần phải vượt qua -, nhưng do các giới hạn tuyến tính của xử lý cơ học, các góc phải cấp tính dễ dàng được tạo ra khi các kênh gặp nhau. Điều này gây ra nhiễu loạn chất lỏng, mất áp lực và rò rỉ.In 3D kim loạiKỹ thuật hoàn toàn vượt qua hàng rào vật lý này bằng cách xếp các vật liệu lên nhau:
Thiết kế kênh dòng chảy để tối ưu hóa
Aidro thủy lực, một doanh nghiệp Ý, sử dụng công nghệ tan chảy laser chọn lọc (SLM) để biến kênh dòng chảy bên trong của khối van thủy lực thành hình cong với các góc tròn. Điều này được loại bỏ các điểm mù do các phương pháp cũ hơn. Sự thay đổi này cắt giảm sức đề kháng của chất lỏng bằng 40% và mất áp lực 25%, và nó cũng ngăn chặn bụi bẩn tích tụ và gây ra sự cố dấu. Chẳng hạn, khối van bằng thép không gỉ 3D - của nó cắt giảm 60% khối lượng so với các thiết kế tiêu chuẩn khi điều chỉnh một xi lanh hành động duy nhất và trọng lượng từ 30 kg đến 5 kg, làm tăng đáng kể tính linh hoạt của vận hành.
Một bước tiến lớn trong cách làm việc vật liệu
In 3D kim loại đã giúp sử dụng các vật liệu hiệu suất- cao như hợp kim titan, niken - dựa trên High - Hợp kim nhiệt độ và thép martensitic trong công nghiệp. Nhóm Liebherr Đức đã tạo ra một phần thủy lực hợp kim titan 3D - được in cho Airbus A380 nhẹ hơn 35% và có độ bền kéo 980MPa và tuổi thọ mệt mỏi hơn 12 triệu chu kỳ thử nghiệm. Ngoài ra, bằng cách cải thiện quá trình xử lý nhiệt, mật độ của các bộ phận được in 3D có thể đạt 99,5%, gần bằng các bộ phận giả và đủ mạnh để hoạt động trong các hệ thống thủy lực hoạt động ở áp suất cao (trên 250 bar).
In với nhiều loại vật liệu
Công nghệ in 3D kim loại lỏng mới cho phép kết hợp các bộ phận thủy lực theo cách hoạt động. Chẳng hạn, bạn có thể tạo ra các thân van thủy lực với - được xây dựng trong các cảm biến có thể theo dõi áp suất và nhiệt độ chất lỏng theo thời gian thực bằng cách in tổng hợp thấp - nóng chảy - điểm gallium -}}} Điều này cung cấp hỗ trợ dữ liệu hệ thống thủy lực thông minh.
2. Thay đổi cách mọi thứ được tạo ra: từ "chu kỳ dài" sang "lặp lại nhanh"
Có thể mất 6 đến 12 tháng để thiết kế, đúc, máy, lắp ráp và thử nghiệm các bộ phận thủy lực điển hình. In kim loại 3D làm cho "thiết kế như sản xuất" có thể bằng cách kết hợp thiết kế kỹ thuật số và sản xuất phụ gia theo cách giúp phát triển nhanh hơn.
Tối ưu hóa nhẹ và cấu trúc liên kết
Thông qua tối ưu hóa cấu trúc liên kết, Đại học Pennsylvania kết hợp 17 phần thành một cấu trúc bằng cách sử dụng đa tạp thủy lực in 3D làm từ hợp kim Inconel 718. Điều này cắt giảm trọng lượng 70%. Tuy nhiên, sai số chính xác của kênh dòng chảy bên trong được giữ trong phạm vi ± 0,05mm bằng cách sử dụng xác minh quét CT và nó vượt qua thử nghiệm áp suất 250bar.
Nền kinh tế hàng loạt
In 3D rẻ hơn 60% so với các phương pháp truyền thống để chế tạo các bộ phận thủy lực tùy chỉnh. Aidro đã sử dụng in 3D để tạo ra một đa dạng tích hợp hợp kim nhôm cho máy móc nông nghiệp nhỏ hơn 50% và nhẹ hơn 75%. Chi phí của mỗi mặt hàng chỉ tăng 15%và không có phí mở khuôn. Kỹ thuật sản xuất nhu cầu "trên - này cắt giảm thời gian cần thiết để cung cấp các bộ phận thủy lực từ vài tháng đến vài ngày.
Tích hợp các chức năng
Công suất chất lỏng Domin ở Mỹ đã thay đổi van servo in 3D để kết hợp 20 phần thành 3. Điều này đã cắt giảm khối lượng xuống 25% và trọng lượng xuống 15%. Đồng thời, tốc độ dòng định mức tăng 25% và lượng rò rỉ giảm 20% nhờ tối ưu hóa kênh nội bộ. Cơ thể van có bộ điều khiển điện tử và bộ truyền động thủy lực, cùng nhau tạo ra một đơn vị tích hợp thủy lực cơ điện. Điều này làm cho nó dễ dàng hơn để kết hợp với nhau và chăm sóc hệ thống.
3. Sử dụng trong ngành: từ "phòng thí nghiệm" đến "mở rộng"
Quá trình làm cho in 3D kim loại thương mại hơn trong khu vực thủy lực đang tăng tốc. Ví dụ, trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, Airbus và Liebherr đang làm việc cùng nhau để sử dụng các bộ phận thủy lực hợp kim titan in 3D trong hệ thống thiết bị hạ cánh A380, giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn 3%. COMAC C919 có các khớp đường ống thủy lực hợp kim Titanium hợp kim in Platinum Lite 3D vượt qua thử nghiệm khả năng vận chuyển không khí và có sức mạnh mệt mỏi là 92% các bộ phận giả mạo nhờ công nghệ tinh chế ngũ cốc.
Ngành công nghiệp xe hơi
3D - pít -tông intanium in của chiếc xe đua Porsche 911 GT2 RS đã được tối ưu hóa với các kênh làm mát bên trong để tăng công suất động cơ lên ​​30 mã lực. Ngoài ra, các bộ phận in 3D cho hệ thống treo thủy lực làm cho khung gầm ô tô phản ứng nhanh hơn 40%, điều này là cần thiết để lái xe tự trị hoạt động tốt.
Ngành công nghiệp nặng và năng lượng
Zoomlion đã sử dụng 3D - Các khối van thủy lực được in trên cần cẩu có thể nâng 3000 tấn. Điều này đã làm cho các trạm bơm hiệu quả hơn 18% và giảm 15% sử dụng năng lượng bằng cách tối ưu hóa các kênh. Trong ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân, các phụ kiện thủy lực kim loại tantalum in 3D đã vượt qua 100.000 thử nghiệm ở áp suất cao, đó là thứ thứ tư - Các lò phản ứng hạt nhân thế hệ cần phải thực hiện trong điều kiện khắc nghiệt.
4. Thử thách và tương lai: Từ "đột phá công nghệ" đến "Tái thiết sinh thái"
In 3D kim loại có rất nhiều tiềm năng trong ngành công nghiệp thủy lực, nhưng nó vẫn có một số vấn đề nhất định khi sử dụng nó ở quy mô rộng:
Làm vật liệu và quy trình giống nhau
Ngay bây giờ, dữ liệu hiệu suất cho các bộ phận thủy lực in 3D ở khắp mọi nơi và không có một hệ thống tiêu chuẩn nào cho nó. Ví dụ, điện trở ăn mòn của thép không gỉ 316L được thực hiện bằng phương pháp SLM có thể thay đổi tới 20% do phương sai về kích thước của các hạt bột và kỹ thuật quét. Để giúp thiết kế, một cơ sở dữ liệu công nghiệp cần được thiết lập.
Công nghệ cho bài đăng - Xử lý và phát hiện
Các bộ phận in 3D thường có độ nhám bề mặt (giá trị RA) là 6 toen m, cần được hạ xuống dưới 0,8 μ m bằng cách sử dụng đánh bóng điện phân hoặc mài vi mô để đáp ứng các tiêu chuẩn niêm phong thủy lực. Ngoài ra, chi phí cao của việc quét CT công nghiệp (hơn 5000 nhân dân tệ cho một lần kiểm tra) khiến bạn khó có thể giữ chất lượng cao trong sản xuất lớn.
Làm việc cùng nhau để đưa ra những ý tưởng mới trong chuỗi công nghiệp
Khu vực thủy lực cần tạo ra một mạng lưới các nhà cung cấp thiết bị in 3D, nhà cung cấp vật liệu và nhà phát triển phần mềm. Chẳng hạn, Aidro đã làm việc với EOS kinh doanh của Đức để tạo ra phần mềm thiết kế thành phần thủy lực chuyên dụng, bổ sung các thuật toán tối ưu hóa kênh dòng chảy vào các hệ thống CAD. Điều này cắt giảm thời gian thiết kế xuống 70%.