Is metaal 3D -afdrukken geschikt voor hoog - sterkte lading - lagercomponenten?

1, een grote stap vooruit in hoe materialen werken: van het lab naar de fabriek gaan
Metal 3D -printen heeft het mogelijk gemaakt om 12 soorten hoog - prestatiematerialen in de industrie te gebruiken. De mechanische kwaliteiten van essentiële materialen zoals titaniumlegeringen, nikkel - gebaseerde hoog - temperatuurlegeringen, tantalummetalen en anderen hebben het smeedvereisten bereikt of zelfs overtroffen. Het Oxford University -team in het VK gebruikte laserpoederbed smeltechnologie om tantale metalen onderdelen af ​​te drukken. Deze onderdelen reageerden op de effecten op dezelfde manier als gesmeed tantalum wanneer ze worden onderworpen aan ernstige druk van 125-437 GPA. Vanwege deze prestatie is 3D -geprinte tantalum nu het beste materiaal voor dingen als nucleaire fusiereactorpellets en afscherming van ruimtevaartuigen. Ultra -} Fine Grain Titanium -legeringspoeder van Platinum Technology biedt een vermoeidheidssterkte van 92% van de gesmede onderdelen voor gedrukte onderdelen. Wanneer een trekbelasting van 12 ton wordt aangebracht op de centrale vleugelrandstrook van het C919 -vliegtuig gemaakt door platina -technologie, vervormt het 37% minder dan typische smeedstukken.
In de wereld van aluminiumlegeringen is 3D -printen over de sterkte limiet van traditionele casting gekomen. SLM -technologie werd door een bepaald bedrijf in dienst om de aluminiumlegering van 7075 af te drukken. Door de manier te veranderen waarop de korrels georiënteerd waren en de warmtebehandelingsprocedure, ging de treksterkte tot 580 mpa, wat 15% meer is dan wat meestal wordt gevonden in T6 -smeeding. Het werkte goed op de hoofdbelasting - lagerframe van een bepaald soort onbemand luchtvliegtuig. Multi {- Materiaal Composietprinting is een meer revolutionaire ontwikkeling. Een medisch bedrijf heeft een titanium/hydroxyapatiet -gradiëntmateriaal acetabulaire beker gemaakt met een bioactieve laag op het oppervlak die botten helpt samen te groeien en een interne high - sterkte titaniummatrix die het gewicht van menselijke beweging aankan. Hierdoor duurt de prothese tot 25 jaar.
2, Structurele innovatie: overstappen van "subtractieve productie" naar "topologie -optimalisatie"
Het belangrijkste voordeel vanmetaal 3D -printenis dat het gecompliceerde vormen kan maken die andere methoden niet kunnen. Met behulp van topologie -optimalisatie combineert Boeing's 787 Dreamliner Engine -beugel 20 elementen in één stuk met 3D -printen. De biomimetische roosterstructuur maakt het 40% beter in het verspreiden van stress, terwijl ze ook 30% lichter worden. Dit ontwerpidee is veel gebruikt in de auto -industrie. BMW Group maakte bijvoorbeeld een 3D -geprinte aluminiumlegeringsstuurbekleding voor de i8 Roadster die lichtgewicht is vanwege het interne holle roosterontwerp. Het is 22% stijver dan traditionele smeedstukken en heeft 2 miljoen vermoeidheidstests doorstaan.
Conforme koelwatercircuittechnologie is de "moordende toepassing" geworden van 3D -printen in de schimmelactiviteiten. Een bedrijf bedacht een spiraalvormig koelwatercircuit voor bumpervormen in de auto die de tijd die nodig is om een ​​mal te maken van 90 seconden tot 55 seconden te maken en de snelheid van kromtrekken en vervorming met 82%te verlaagden. Het Hot Runner -systeem heeft een meer baanbrekende behuizing: het standaard hete mondstuk bestaat uit 12 delen, terwijl het 3D -geprinte geïntegreerde hotmondstuk alleen nodig heeft 3. Door de binnenkanalen te optimaliseren, wordt de thermische expansiecoëfficiënt verlaagd met 35%, wat de precisie van spuitgieten aanzienlijk verhoogt.
3, Procesvalidatie: van het maken van één component tot het maken van er veel van
Veel industrieën hebben aangetoond dat metalen 3D -printen kunnen worden gebruikt om dingen in grote hoeveelheden te maken. Shenyang Aircraft Industry Corporation (Shenyang Aircraft Corporation) heeft massa - geproduceerde 3D -geprinte titaniumlegering load - lagerframes voor zijn nieuwe vliegtuigmodellen. Elk vliegtuig gebruikt meer dan 300 van deze frames, waardoor ze 272 kilogram lichter zijn dan traditionele methoden en elk jaar 640.000 liter brandstof bespaart. Porsche maakt gebruik van 3D -printen om de 911 GT2 RS -zuiger te maken, die het motoroutput met 30 pk stimuleert door de architectuur van de koelkanalen te verbeteren. Deze technologie is gebruikt op een productielijn die 100.000 sets per jaar maakt.
3D -afdrukken sterke onderdelen is het meest waarschijnlijk nuttig in de medische professie. De 3D - Gedrukte poreuze titaniumlegering Acetabular Cup gemaakt door Johnson & Johnson heeft de snelheid van botvorming verhoogd dankzij het ontwerp van het biomimetische bottrabeculaire structuur. Het is gebruikt in meer dan 500.000 gevallen over de hele wereld. Een bedrijf heeft een aangepaste 3D -geprinte titaniumlegering beenplaat voor orthopedische chirurgie geproduceerd die de plaatsingen en vormen van gaten kan veranderen op basis van de CT -gegevens van de patiënt. Dit verkort de chirurgietijd met 40% in vergelijking met normale platen en versnelt de genezing na 6 weken na de operatie.
4, herstructurering van de economie: gaan van "high - kostenexperimentatie" naar "mainstream productie"
De sleutel tot het gebruik van metalen 3D -printen op grote schaal is om de kosten te verlagen. Volgens Wohlers Associates is de gemiddelde prijs van industriële additieve productiesystemen over de hele wereld gedaald van $ 98.105 in 2019 naar $ 93.404 in 2021. Tegelijkertijd is de drukefficiëntie met 300%gestegen. De prijs van het eigen 3D -drukpoeder van Platinum daalde van 1.4448 miljoen yuan/ton in 2020 tot 781900 yuan/ton in 2022. Tegelijkertijd steeg de brutowinstmarge tot 38,98%, waaruit blijkt dat het bedrijf in staat was te profiteren van de schaalvoordelen.
De nieuwe manier om lijmen te spuiten heeft een nieuwe manier geopend om dingen op grote schaal te maken. Desktopmetaal en Titech Titanium -onderdelen hebben samengewerkt om een ​​sprayproces van een titaniumlegering te creëren. Dit proces maakt het mogelijk om - titaniumlegeringsonderdelen te produceren door groene lichamen af ​​te drukken, ze te stimuleren tot een dichtheid van 98%en vervolgens het oppervlak te bewerken of af te maken. In vergelijking met SLM -technologie verlaagt deze aanpak de prijzen voor materialen, apparatuur, energieverbruik en andere dingen met 40% tot 60%. Deze technologie wordt door een bepaald elektrisch 3C -bedrijf gebruikt om 316L roestvrijstalen horloges te testen en te maken. De kosten van elk stuk zijn 35% lager dan bij standaard spuitgieten.