1, Samenvatting van bronnen voor 3D-printen met metaal
Meestal gaat het om metalen componenten in de vorm van poeders, draden of platen. Bij de 3D-printtechniek van metaal wordt gebruik gemaakt van warmtebronnen zoals lasers en elektronenstralen. Deze materialen worden laag voor laag gesmolten en gestold, waardoor de beoogde driedimensionale structuur ontstaat. Veelgebruikte metalen 3D-printmaterialen in de lucht- en ruimtevaartindustrie omvatten titaniumlegeringen, aluminiumlegeringen, roestvrij staal, op nikkel gebaseerde en op ijzer gebaseerde hogetemperatuurlegeringen, koperlegeringen en vuurvaste legeringen.
2, Ti-legeringen
Een van de meest gebruikte componenten bij het 3D-printen van metaal in de lucht- en ruimtevaartsector is een titaniumlegering. De grote sterkte, lage dichtheid en uitstekende corrosieweerstand zijn bekend. Titaniumlegering is een perfect materiaal voor lichtgewicht ontwerp, omdat de dichtheid slechts ongeveer de helft bedraagt van die van roestvrij staal. Tegelijkertijd hebben titaniumlegeringen uitstekende mechanische eigenschappen en weerstand tegen vermoeidheid, wat helpt om stabiele prestaties in veeleisende omgevingen te behouden. Belangrijke onderdelen in de lucht- en ruimtevaartindustrie, waaronder vliegtuigmotorbladen, frames, landingsgestellen, enz., worden meestal gemaakt van titaniumlegeringen. Door gebruik te maken van 3D-printtechnologie kunnen componenten van titaniumlegeringen met ingewikkelde ontwerpen en uitstekende prestaties worden geproduceerd, waardoor de betrouwbaarheid en prestaties van vliegtuigen worden verbeterd.
3, een aluminiumlegering
Vanwege het lichte gewicht, de grote sterkte en de behoorlijke thermische geleidbaarheid heeft aluminiumlegering ook de voorkeur in de vliegtuigsector. Hoewel een aluminiumlegering een veel lagere dichtheid heeft dan staal, is de sterkte ervan enigszins vergelijkbaar met die van sommige staalsoorten. Dit maakt aluminiumlegeringen de perfecte keuze voor de productie van lichtgewicht componenten. Motorsteunen, radiatoren en andere onderdelen in de automobiel- en ruimtevaartsector worden op grote schaal vervaardigd met behulp van 3D-printtechnologie van aluminiumlegeringen. Door middel van slim ontwerp kunnen ingenieurs lichtgewicht maar toch robuuste componenten creëren, waardoor het brandstofverbruik en de productprestaties worden verbeterd.
4, roestvrij staal
Vanwege zijn grote corrosieweerstand, hoge sterkte en superieure verwerkingsprestaties heeft roestvrij staal een voortrekkersrol gespeeld op het gebied van 3D-printen van metaal. extreem stabiel in extreem corrosieve omgevingen, de chroomrijke oxidecoating op het oppervlak van roestvrij staal kan met succes de corrosie van veel chemische media weerstaan. Bovendien helpen de goedkope kosten en de sterke recycleerbaarheid van roestvrij staal de productiekosten verder omlaag te brengen. Roestvast staal wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartsector voor de productie van kleppen en leidingen waarvoor hoge druk en corrosieve media nodig zijn.
5, Superieure temperatuurlegering
Vooral in situaties met hoge temperaturen en hoge druk worden hogetemperatuurlegeringen uitgebreid gebruikt in de lucht- en ruimtevaartsector. Uitstekende mechanische eigenschappen en oxidatieweerstand van op nikkel gebaseerde en op ijzer gebaseerde hogetemperatuurlegeringen zijn algemeen bekend. Deze legeringen worden vaak gebruikt bij de vervaardiging van belangrijke componenten zoals luchtvaartmotoren, gasturbines en turbinemotoren en kunnen een goede sterkte en stabiliteit behouden bij hoge temperaturen. Door middel van 3D-printtechnologie kunnen legeringscomponenten voor hoge temperaturen met ingewikkelde vormen en grote weerstand tegen hoge temperaturen worden geproduceerd om te voldoen aan de behoefte aan hoogwaardige materialen in de lucht- en ruimtevaartsector.
6, vuurvaste legering
Daarnaast hebben vuurvaste legeringen zoals niobium, tantaal, molybdeen, renium, wolfraam en hun legeringen speciale toepassingen in de lucht- en ruimtevaartsector. Deze legeringen worden vaak gebruikt bij ultrahoge temperaturen en hebben buitengewoon hoge smeltpunten en uitstekende mechanische eigenschappen. Voor onder meer stralingskoelende straalpijpen, ruimtereactiecontrolesystemen en supersonische vleugelvoorranden vertonen op niobium gebaseerde legeringen bijvoorbeeld goede prestaties. Gecompliceerd gevormde en hoogwaardige vuurvaste legeringscomponenten kunnen worden geproduceerd met 3D-printtechnologie om te voldoen aan de vraag van de lucht- en ruimtevaartindustrie naar hoogwaardige materialen.
7, Ideeën en moeilijkheden bij materiaalkeuze
In de vliegtuigindustrie moeten metalen 3D-printmaterialen worden gekozen met zorgvuldige afweging van verschillende elementen. Ten eerste is het essentieel om de specifieke prestatiecriteria en toepassingssituaties voor het printen van onderdelen te definiëren. Terwijl vliegtuigonderdelen lichtgewicht en hoge sterkte nodig hebben, hebben mechanische onderdelen die grote sterkte en slijtvastheid nodig hebben, verschillende prestatiecriteria voor materialen. Ten tweede is een grondig onderzoek van verschillende materiaalprestatiecriteria, waaronder sterkte, hardheid, corrosieweerstand, scheurweerstand en thermische geleidbaarheid, essentieel. Kies materialen met bijpassende gunstige prestaties, afhankelijk van de specifieke behoeften van de onderdelen.
Toch levert de keuze van metalen 3D-printmaterialen voor vliegtuigtoepassingen bepaalde problemen op. In de eerste plaats zijn de materialen die toegankelijk zijn, in tegenstelling tot conventionele verwerking, gering in kwantiteit en ontberen ze tientallen jaren aan verwerkings- en gebruikskennis. Ten tweede vereisen vliegtuigonderdelen meestal een strikte materiaalkeuze, omdat ze meestal belangrijke eigenschappen vereisen, waaronder lichtgewicht, hoge sterkte, corrosieweerstand en weerstand tegen hoge temperaturen. Bovendien beperken de hoge kosten van de 3D-printtechnologie voor metaal de keuze en toepassing van materialen in sommige opzichten.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/stainless-steel-316l-3d-printing-hydraulic.html