Triển vọng in 3D kim loại trong dự đoán lỗi và sản xuất phụ tùng thông minh là gì?

一, Dự đoán lỗi: Một sự thay đổi từ bảo trì thụ động sang phòng thủ tích cực
Dự đoán lỗi thiết bị truyền thống phụ thuộc vào kiểm tra thủ công và đánh giá thực nghiệm, điều này khiến cho việc xử lý các chế độ thất bại phi tuyến khi điều kiện hoạt động rất phức tạp. Internet of Things, Twins kỹ thuật số và trí tuệ nhân tạo đều hoạt động cùng với công nghệ in 3D kim loại để tạo ra một hệ thống dự đoán thông minh gọi là "quyết định phân tích nhận thức -."
1. Giám sát trong thời gian thực và cảnh báo các khiếm khuyết
Phòng thí nghiệm quốc gia LLNL tại Hoa Kỳ đã tạo ra một hệ thống phát hiện thời gian in 3D kim loại -} sử dụng photodiodes, pyromet và hình ảnh nhiệt để theo dõi bức xạ nhiệt của bể nóng chảy. Khi được sử dụng với các mô phỏng trường vật lý đa -, nó có thể dự đoán các lỗi trụ cột với tỷ lệ chính xác hơn 94%. Công nghệ này đã được sử dụng để theo dõi quá trình in của lưỡi động cơ hàng không. Nó cắt giảm thời gian để tìm các khiếm khuyết từ vài giờ trong việc quét CT điển hình đến mili giây, giúp khắc phục sự cố sớm.
Nhóm Đại học Thượng Hải Jiao Tong ở Trung Quốc đã sử dụng mô phỏng thông lượng High - để tạo biểu đồ mối quan hệ giữa mật độ năng lượng đầu vào và độ xốp. Họ cũng đã thực hiện một máy học học máy - mô hình dự đoán lỗ chân lông có thể tìm thấy các khiếm khuyết lỗ rỗng trong quá trình tan chảy giường trong laser (LPBF) trước thời hạn, làm tăng tuổi thọ mỏi của các bộ phận hàng không vũ trụ lên hơn 30%.
2. Mô hình hóa tuổi thọ và sinh đôi kỹ thuật số
Các công ty như Siemens sử dụng công nghệ sinh đôi kỹ thuật số để tạo ra các mô hình ảo gồm các bộ phận in 3D. Các mô hình này hiển thị thông tin thời gian thực sự - về những thứ như căng thẳng, nhiệt độ và độ rung. Ví dụ, một nhà sản xuất hàng không đã tạo ra các bộ phận cấu trúc từ hợp kim titan cho các máy bay khổng lồ được sản xuất tại Mỹ. Cặp song sinh kỹ thuật số đã được sử dụng để mô hình hóa con đường của các vết nứt mệt mỏi của chúng trong hoàn cảnh hoạt động dữ dội. Điều này đã thay đổi chu kỳ bảo trì từ "bảo trì thường xuyên" thành "trên - Thay thế nhu cầu", cắt giảm 40%chi phí hàng tồn kho phụ tùng.
Phòng thí nghiệm nghiên cứu của Quân đội Hoa Kỳ (ARL) đưa các cảm biến vào 3D - Các bộ phận thép martensitic in, sử dụng máy học để xem dữ liệu hao mòn và dự báo các bộ phận sẽ kéo dài bao lâu. Nó cũng giữ tỷ lệ lỗi dưới 5%. Phương pháp này đã được sử dụng để dự đoán khi hệ thống hộp số trực thăng quân sự cần bảo trì, cắt giảm thời gian chết không có kế hoạch.
3. Kết hợp các sự kiện từ một số nguồn và đưa ra quyết định thông minh
Thư viện quy trình thông minh của Platinum Technology sử dụng các thuật toán AI để tìm giải pháp in tốt nhất bằng cách kết hợp hơn 100.000 bộ tham số vật liệu với dữ liệu về hoạt động của thiết bị, môi trường và các lỗi trong quá khứ. Chẳng hạn, trong việc in khối xi lanh động cơ của một nhà sản xuất xe hơi nhất định, hệ thống sẽ tự động thay đổi đường truyền và đường quét. Điều này làm giảm tỷ lệ vết nứt gây ra bởi ứng suất nhiệt từ 8% xuống 0,3%. Nó cũng dự đoán giới hạn mệt mỏi của các phần chính và cho người dùng biết khi nào nên thay thế các bộ phận rủi ro - cao trước khi chúng bị hỏng.
2, sản xuất thông minh phụ tùng: Thay đổi từ việc có quá nhiều cổ phiếu sang làm mọi thứ chỉ khi chúng cần
Thật khó để giải quyết các nhu cầu được cá nhân hóa và khẩn cấp với sản xuất các bộ phận thay thế truyền thống vì nó đòi hỏi hàng tồn kho lớn và dài - phát triển nấm mốc. Tính năng "Sản xuất phân tán" của Metal 3D, cùng với các nền tảng đám mây và chuỗi cung ứng thông minh, đang thay đổi cách các phụ tùng được tạo ra từ "in ấn địa phương và phân phối toàn cầu" thành một mô hình mới.
1. In theo yêu cầu và phản hồi nhanh chóng
Máy in laser Lim - x650H sử dụng công nghệ hợp tác laser đa - và có thể sản xuất phụ tùng máy bay lớn, như vòi phun nhiên liệu cho động cơ. Một hãng hàng không nào đó đã thiết lập một máy in 3D di động tại một sân bay xa xôi. Nó được thiết kế các tệp thông qua đám mây và in các thân van thủy lực bị hỏng trên trang web. Điều này cắt giảm chu kỳ bảo trì từ hai tuần thông thường xuống còn tám giờ và giảm 90%chi phí vận chuyển phụ tùng.
Trong ngành y tế, các hệ thống 3D sử dụng in 3D kim loại để tạo ra cấy ghép hông độc đáo cho bệnh nhân chỉnh hình. Họ sử dụng các thuật toán AI để cải thiện các thiết kế sinh học, cắt giảm thời gian để cấy ghép tích hợp với xương từ 6 tháng xuống còn 3 tháng. Sau khi tải dữ liệu quét bệnh nhân lên đám mây, các nhà sản xuất in 3D tại bất kỳ nút nào trên khắp thế giới có thể ngay lập tức tạo ra mọi thứ, đó là những gì "thiết kế toàn cầu, sản xuất địa phương" có nghĩa là.
2. Tài liệu mới và tùy chỉnh hiệu suất
In 3D kim loại có thể thay đổi cách sản xuất bột mới, như hợp kim entropy cao và vật liệu gradient, để phù hợp với môi trường làm việc đa dạng. Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tạo ra hợp kim entropy cao Feconicral. Nó có phân phối thành phần đồng đều nhờ in 3D và nó chỉ ăn mòn 1/5 nhanh như thép không gỉ 316L thông thường trong dung dịch NaCl 3,5%. Nó đã được sử dụng để tái sản xuất ghế mang tuabin gió ngoài khơi, hiện có thể kéo dài hơn năm năm.
Broadcom Precision's 3D - In Die - Casting Fold chèn Sử dụng thiết kế cốt thép cục bộ tốt hơn nhiều so với các phương pháp trước đây về độ bền va chạm, kháng mòn và năng suất. Một công ty xe hơi đã sử dụng công nghệ này để chế tạo khuôn cho các trung tâm bánh xe hợp kim nhôm. Điều này làm cho các khuôn kéo dài hơn 20.000 lần và cắt giảm chi phí của mỗi đơn vị xuống 35%.
3. Nền kinh tế tuần hoàn và sản xuất xanh
Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc liên kết và cắt giảm chất thải vật liệu, in 3D kim loại cắt giảm dấu chân carbon của việc chế tạo phụ tùng rất nhiều. Ví dụ, công nghệ bạch kim đã tạo ra một khung động cơ cho một công ty hàng không nhẹ hơn 60% và sử dụng nguyên liệu thô ít hơn 80% vì thiết kế mạng của nó. Việc sử dụng các hệ thống sàng lọc và tái tạo bột cũng đã dẫn đến tỷ lệ thu hồi hơn 95% đối với bột kim loại, cắt giảm việc mất tài nguyên trong quá trình sản xuất.
Laser lượng tử Zhongke sử dụng công nghệ in 3D để làm các tấm đồng kết tinh mới để bảo trì. Ốp laser và cố định lớp bị mòn trên bề mặt các tấm đồng bị loại bỏ có thể làm cho chúng kéo dài lâu hơn 1 đến 7 lần. Điều này giúp các công ty thép tiết kiệm hơn 50% tổn thất dự phòng và cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide hơn 1000 tấn mỗi năm.
3, Xu hướng tương lai: Từ kết hợp công nghệ đến xây dựng lại môi trường
In 3D kim loại đang chuyển từ một thành tựu công nghệ duy nhất sang được sử dụng bởi toàn bộ chuỗi ngành để dự đoán thất bại và chế tạo thông minh của phụ tùng. Trong năm năm tới, ngành công nghiệp sẽ cho thấy các xu hướng sau:
Tích hợp nhiều hơn về công nghệ: Các thuật toán AI sẽ làm cho việc lập kế hoạch đường dẫn in thậm chí còn tốt hơn, tạo ra "tự cảm nhận, tự sửa chữa và tự tối ưu hóa" in thông minh. Công nghệ sinh đôi và công nghệ blockchain sẽ được sử dụng để tạo ra một hệ thống truy xuất nguồn gốc vòng đời đầy đủ cho phụ tùng.
Nhiều cách hơn để sử dụng ứng dụng: nó vượt xa sản xuất hàng không vũ trụ và ô tô để bao gồm các ngành công nghiệp như năng lượng, điện tử và xây dựng. Ví dụ, in 3D có thể tạo ra các bộ phận cấu trúc phức tạp có thể xử lý nhiệt độ cao và bức xạ tại chỗ để bảo trì lò phản ứng hạt nhân. Để xây dựng các trạm cơ sở 5G, in 3D có thể được tùy chỉnh để tạo các mô -đun tản nhiệt với độ chính xác rất cao.
Đổi mới trong các mô hình kinh doanh: Hiện tại có những cách tiếp cận mới bao gồm các nền tảng sản xuất đám mây, thanh toán dựa trên khối lượng in và cho thuê thiết bị. Chẳng hạn, một công ty đã bắt đầu "in 3D - dưới dạng - a - dịch vụ" (3DPAAS), liên kết các tài nguyên thiết kế từ khắp nơi trên thế giới với các nút sản xuất ở một số khu vực nhất định. Người dùng có thể tải lên nhu cầu của họ bằng ứng dụng và nhận tất cả sự trợ giúp họ cần, từ thiết kế đến giao hàng.
Hệ thống tiêu chuẩn đầy đủ: Trung Quốc đã dẫn đầu trong việc tạo ra một số tiêu chuẩn trên toàn thế giới cho những thứ như vật liệu thử nghiệm và hiệu suất thiết bị. Điều này đã giúp ngành phát triển một cách tiêu chuẩn. Ví dụ, sự gia tăng các trường hợp chứng nhận khả năng vận chuyển hàng không cho sản xuất phụ gia trong ngành hàng không vũ trụ là một bước tiến lớn trong công nghệ sẽ tăng năng suất ở trung tâm của công ty.