Hoe duurzaam zijn transmissieonderdelen vervaardigd met behulp van metaalprinttechnologie?

1. Materiaalprestaties: een sprong van "bruikbaar" naar "optimaal"
Doorbraken in materiaalonderzoek hebben met metaal 3D -printen langer meegemaakt. Bijvoorbeeld, titaniumlegeringen, nikkel - gebaseerde legeringen en hoge - entropielegeringen zijn allemaal hoog - prestatiematerialen. Hun gedrukte onderdelen hebben zowel als of beter gepresteerd dan traditionele smeedstukken in hoge - temperatuur en hoge - stresssituaties.
Titaniumlegering is licht en sterk.
3D -afdrukken van titaniumlegeringstransmissieonderdelen is gebruikelijk in de ruimtevaartindustrie. Bugatti maakt bijvoorbeeld titaniumlegeringremremklauwen die slechts 2,9 kg wegen met behulp van laserpoederbed smelten (PBF - lb) technologie. Dit is een gewichtsvermindering met 41,6% in vergelijking met traditionele smeedstukken. Tegelijkertijd verlaagt topologie -optimalisatieontwerp het gebied van spanningsconcentratie met 30% en houdt de treksterkte bij 800MPa bij een hoge temperatuur van 600 graden, wat F1 racebedremsystemen nodig hebben.
Nikkel - gebaseerde legeringen die weerstand bieden aan corrosie en vermoeidheid
3D -afdrukken van nikkel - gebaseerde legeringsaandrijfasjes hebben het probleem van intergranulaire corrosie opgelost dat plaatsvindt in traditionele lasprocedures in de petrochemische industrie. Na 100.000 vermoeidheidstests hadden de Inconel 718 -asonderdelen die een bepaald bedrijf produceerde met behulp van Electron Beam Smelting (EBM) -technologie een 50% lagere snelheid van scheurvoortplanting dan smeedingen. Tijdens het afdrukproces groeien kleine gelijktijdige korrelstructuren, wat de sleutel is om scheuren te stoppen met het starten.
Hoge entropielegeringen kunnen zich aanpassen aan een breed scala aan omgevingen.
Omdat ze meerdere hoofdcomponenten hebben, kunnen legeringen met hoge entropie hun sterkte houden, zelfs bij hoge temperaturen. De hoge - entropie -legering voor 3D -printen die een bepaald onderzoeksteam heeft gemaakt, is 200% beter in het weerstaan ​​van oxidatie bij een hoge temperatuur van 600 graden dan typisch nikkel - gebaseerde legeringen. Topologieoptimalisatie heeft de turbinebladen van de luchtvaartmotor 30% lichter gemaakt, terwijl ze sterk worden gehouden en 1,5 keer langer duren dan reguliere onderdelen.
2. Verbetering van processen: overstappen van "vormen" naar "controleerbare prestaties"
De sterkte van metalen 3D -printen hangt af van het materiaal en hoe goed de procesparameters worden geregeld. Door factoren zoals laservermogen, scansnelheid en laagdikte te optimaliseren op een manier die samenwerkt, is het mogelijk om interne fouten in delen actief te onderdrukken en de kwaliteiten van weefsel in een bepaalde richting te regelen.
Technologie voor het onderdrukken van defecten
Poriën en kloven zijn de meest voorkomende problemen die gedrukte producten minder duurzaam maken. Met SLM -technologie bijvoorbeeld, verdeelt de techniek "Island Scanning" het single - lagen scangebied in verschillende kleine eilanden en verandert de scanrichting willekeurig. Dit kan de restspanning en de porositeit aanzienlijk verlagen van 3% tot minder dan 0,2%. Ultrasone tests toonden aan dat de interne foutdichtheid van 3D -geprinte versnellingen van een bepaald bedrijf 80% lager was dan die van traditionele gietstukken, en de versnellingen duurden drie keer langer voordat ze het begonnen.
Regulering van de prestaties van organisaties
Het regelen van de input van de laser -energie maakt het mogelijk om een ​​gradiëntverdeling van de korrelgrootte in verschillende delen van het onderdeel te krijgen. Bijvoorbeeld, hoog - energiedichtheidsscanning wordt gebruikt op de snelweg van de transmissieas om een ​​fijne - korrelversterkingzone te maken (korrelgrootte<10 μ m), which makes the material more resistant to wear. Low energy density scanning is used in the shaft area to create coarse grain regions (grain size 50–100 μ m) and make the material less brittle. Compared to regular parts, this "functionally graded material*" design makes 3D printed shaft parts work 40% better overall.
Technologie voor het versterken na verwerking
Hot isostatisch persen (hip) en shot peening zijn twee post - behandelingsmethoden die gedrukte objecten nog duurzamer kunnen maken. Na de heupbehandeling heeft de 3D -geprinte planetaire versnellingsdrager gemaakt door een bepaald bedrijf een hogere dichtheid (van 99,2% tot 99,95%) en een hogere impact taaiheid van kamertemperatuur (van 25J/cm² tot 45J/cm²). Shot Pening -behandeling verhoogt de oppervlaktecompressieve stress tot -600MPa en de vermoeidheidslimiet met 25%.
3. Toepassingsgeval: van het lab naar de fabriek, validatie
Meerdere industrieën hebben het uithoudingsvermogen van metalen 3D -geprinte transmissieonderdelen getest en het gebruik ervan groeit van hoge - eindapparatuur tot alledaagse items.
Aerospace: schijf voor motorturbines
Een bepaald luchtvaartbedrijf drukt nikkel - gebaseerde legeringsturbine -schijven met behulp van SLM -technologie. De bedrijfstemperatuur wordt met 50 graden verlaagd door interne conforme koelkanalen toe te voegen en het gewicht wordt met 15% verlaagd door de topologie te optimaliseren. Na 1000 uur bench -testen, is de hoge - de temperatuurcruiping het leven met 20% gestegen in vergelijking met reguliere smeedstukken. Dit betekent dat het kan voldoen aan de behoeften van de nieuwe generatie vliegtuigmotoren.
Nieuwe energieauto's: motoras
Een bepaald autobedrijf gebruikte 3D - gedrukte zandvormen om testruns van commerciële kaartwater te maken - gekoelde motorassen. Het ontwerp van de interieurstroomkanaal maakte de warmte -dissipatie 40% beter, en het gewicht ging van 8 kg tot 5 kg, wat een afname van 37,5% is. De ashals versleten nauwelijks 0,02 mm na 200.000 kilometer real - wereldtests, wat veel minder is dan de standaardontwerplimiet van 0,1 mm voor onderdelen.
Kunstmatige gezamenlijke handle is een medisch apparaat.
Een bepaald medisch bedrijf maakt titanium legering heupgewricht stengels via 3D -printen. Het gewicht wordt verkort van de gebruikelijke 200 g tot 120 g met roosterstructuurontwerp, en de porositeit wordt tussen 60% en 80% gehouden om botcellen te helpen groeien. Na vijf jaar klinisch gevolgd - omhoog, werd de hersteltijd van de patiënt na de operatie met 30%verlaagd en het percentage waarmee de prothese loskwam, daalde van 5%naar 0,5%.