Gezien de versnelde technologische ontwikkeling is de 3D-printtechnologie voor metaal een belangrijk creatief hulpmiddel geworden in de lucht- en ruimtevaartsector. Deze methode verhoogt niet alleen de productienauwkeurigheid en efficiëntie aanzienlijk, maar bevordert ook het onderzoek en de toepassing van nieuwe legeringsmaterialen. Omdat ze het ontwerp, de constructie en het onderhoud van vliegtuigen drastisch verbeteren, worden deze nieuwe legeringen – met hun unieke kenmerken – steeds belangrijker in de lucht- en ruimtevaartindustrie.
Metaal 3D-printen is een geavanceerde additieve productietechniek waarbij driedimensionale objecten laag voor laag worden geproduceerd door metaaldeeltjes of draden te verzamelen. Bij het 3D-printen van metaal worden minder materialen gebruikt dan bij traditionele productiemethoden zoals gieten, smeden en snijden; het biedt ook snellere productiecycli en meer ontwerpvrijheid. Vooral bij de vervaardiging van complexe structurele elementen hebben deze voordelen geleid tot uitgebreide toepassing van metaal 3D-printen in de vliegtuigindustrie.
De ontwikkeling van nieuwe legeringen is een van de belangrijkste drijvende krachten achter de wetenschappelijke vooruitgang op het gebied van 3D-printen van metalen. Naast uitzonderlijke sterkte, hoge taaiheid en sterke corrosieweerstand hebben deze nieuwe legeringen lichtgewicht eigenschappen en goede prestaties bij hoge temperaturen. Van structurele elementen tot motoronderdelen tot thermische beschermingssystemen: deze kenmerken bieden de nieuwe legering aanzienlijke toepassingsmogelijkheden in de vliegtuigsector.
Door gebruik te maken van de nieuwe nikkel-kobalt-chroomoxide-dispersieversterkte (ODS) hoge-temperatuurlegering GRX-810, ontwikkeld in samenwerking tussen NASA en Elementum 3D, vertoont deze legering uitstekende kruipweerstand, sterkte en oxidatieweerstand bij hoge temperaturen. De sterkte en oxidatieweerstand van GRX-810 zijn verdubbeld en de kruipweerstand is, vergeleken met conventionele gedrukte hogetemperatuurlegeringen, duizend keer verbeterd. Dit maakt GRX-810 een geschikt materiaal voor het maken van dunnere en kleinere motoronderdelen, waardoor het brandstofverbruik, de bedrijfskosten en de duurzaamheid worden verbeterd. Bovendien is GRX-810 bovendien geschikt voor de productie van componenten die werken bij hogere bedrijfstemperaturen, inclusief raketmotorsproeiers
Naast GRX-810 omvatten nieuwe legeringen voor 3D-printen van metaal ook EOS Nickel Alloy IN738 en EOS Nickel Alloy K500. Hoge sterkte, hittebestendigheid en uitstekende corrosieweerstand maken IN738 tot een hoogwaardige, op nikkel gebaseerde superlegering, perfect voor het maken van turbinebladen en andere hoogwaardige energiecomponenten, evenals turbomachinesystemen die onder enorme druk draaien. EOS IN738 kan de slijtage bij hogedruktoepassingen aanzienlijk verminderen en is bestand tegen meer temperatuuromstandigheden dan conventionele superlegeringen. Voor de luchtvaartsector die betrouwbare en efficiënte componenten maakt, is IN738 daarom een perfecte keuze.
De K500 is ontwikkeld op verzoek van een groot ruimtevaartbedrijf en combineert de kenmerken van een nikkellegering en een koperlegering om een uitgebalanceerde mix van sterkte en bescheiden warmtegeleiding te bieden. Dit materiaal is zeer geschikt voor chemische verwerking en maritieme toepassingen zoals pompen en kleppen, maar ook voor het maken van componenten voor ruimtetoepassingen, waaronder stuwraketten en straalpijpen. Op het gebied van 3D-printmaterialen dicht de introductie van K500 de kloof tussen mechanische sterkte en thermische geleidbaarheid, waardoor de lucht- en ruimtevaartsector meer opties krijgt.
Bovendien hebben experts van Oak Ridge National Laboratory (ORNL) en National Energy Technology Laboratory (NETL) op effectieve wijze de lichtste en scheurvrije legering tot nu toe ontworpen en in 3D geprint. Deze legering bestaat uit zeven elementen met een hoog niobiumgehalte en heeft een gecompliceerde legeringsstructuur. Het heeft minstens 48% meer smeltpunt dan eerdere nikkel-kobalt-superlegeringen en is bestand tegen hoge temperaturen boven 1315 graden zonder te smelten. Naast het verbeteren van de kwaliteit van de additieve productie van turbinebladen, helpt deze vindingrijke doorbraak het gewicht van vliegtuigen en gasturbines te verminderen en de algemene prestaties te verbeteren.
Vliegtuigfabrikanten vinden veel toepassing in nieuw ontwikkelde legeringen die zijn gemaakt bij het 3D-printen van metalen. Er kunnen bijvoorbeeld nieuwe legeringen worden ontwikkeld om kritische motoronderdelen te bouwen, zoals isolatiepakkingen voor hoge temperaturen, turbinebladen en verbrandingskamers. De nieuwe legering is de ideale keuze omdat de hoge temperatuursterkte, corrosieweerstand en slijtvastheid dit mogelijk maken. bestand tegen chemische omgevingen en grote hittebelastingen. Bovendien maakt de nieuwe legering de productie mogelijk van belangrijke onderdelen, waaronder structurele secties en thermische beschermingssystemen, waardoor de algemene veiligheid en prestaties van vliegtuigen worden verbeterd.
De nieuwe legeringen in het 3D-printen van metalen bevorderen niet alleen de vliegtuigtechnologie, maar bieden ook creatieve mogelijkheden voor veel andere gebieden. Er kunnen nieuwe legeringen worden gegenereerd voor de energiesector, bijvoorbeeld om robuustere en efficiëntere gasturbineonderdelen en structurele componenten voor kernreactoren te bouwen. De medische industrie vindt gebruik van nieuwe legeringen bij de vervaardiging van nauwkeurigere en betrouwbaardere apparatuur en implantaten. Deze toepassingen breiden niet alleen het spectrum aan mogelijkheden voor 3D-printtechnologie voor metaal uit, maar ondersteunen ook industriële modernisering in aanverwante sectoren en technologische vooruitgang op relevante gebieden.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/lightweight-fluid-manifold-with-3d-printing.html