1, Technisch principe: Vorming van de vrije modus van complexe structuren door lagen accumulatief strippen.
De essentie van metaal 3D -printen is om een 3D -digitaal model te delen in honderden tot duizenden 2D Cross - sectionele lagen en om een selectieve stolling of smelten en stolling te implementeren met behulp van een hoog - energiebraal (laser of elektronenstraal toevoeging van de fysieke limiet. Conventionele subtractieve productie (draaien, frezen en slijpen) en productie van gelijke materiaal (gegoten, gesmeed en gelast) om drie belangrijke technologische voordelen te leveren:
Schimmelvrije productie: u kunt rechtstreeks kleine partijen onderdelen produceren en de massaproductie van onderdelen testen, en er is geen schimmel nodig. De schimmelproductiecyclus in de traditionele industrie kan van enkele maanden tot enkele dagen worden verkort. De kosten zijn met meer dan 80%verlaagd! Een bepaald luchtvaartmotorbedrijf gebruikt bijvoorbeeld SLM -technologie om titaniumlegeringsmes te produceren, dat de schimmelkosten verlaagt van 1,2 miljoen yuan tot nul en de onderzoeks- en ontwikkelingscyclus met 65%verkort.
Een stapvorming op complexe structuur: kan complexe structuren zoals rooster, conforme koelkanalen, topologie -optimalisatiereductiestructuren, de traditionele methode niet kunnen maken. Het gebruik van SLM kon bijvoorbeeld GE -luchtvaart in staat stellen nr. 20 te vormen die daar in één in het LEAP -motorbrandstofmondstuk worden gecombineerd, wat zich vertaalt in een gewichtsvermindering van 25% en 15% beter brandstofverbruik.
Materiaalgradiëntverdelingscontrole: beoordelingsveranderingen kunnen worden aangebracht in hardheid, warmtegeleiding, weerstand tegen corrosie en andere eigenschappen in verschillende delen van het onderdeel door middel van de technologie van composietprinting van meerdere materiaal. Een Nuke Power Valve -fabrikant neemt bijvoorbeeld FGM (functioneel gradiëntmateriaal) afdruktechnologie aan om de slijtage te verbeteren - weerstand van het klepafdichtoppervlak met 3 keer zonder toenemend gewicht van het lichaam Main
2, Precisiecontrole: subversie van micron naar nanometer
De moeilijkheid van hoge - precisie mechanische delen is om de dimensionale nauwkeurigheid, de oppervlakteruwheid en de vormtolerantie en de positionele tolerantie nauwkeurig te regelen. Een sprong bereiken in de nauwkeurigheid vanmetaal 3D -printenis mogelijk door de volgende technologische richtingen:
Verbetering van hardware nauwkeurigheid:
Spotdiameter Controleren: de moderne SLM -apparatuur heeft een dynamisch focuslasersysteem en de spotdiameter kan nauwkeurig worden geregeld in het bereik van 50 - 100 m, wat 40% beter is dan de oude apparatuur. Bijvoorbeeld, met 12 laserkremmende scanttechnologie bewezen op platinum BLT-S800-planten met nauwkeurigheid van de productie van messen van vliegtuigmotor op een niveau van micrometer van ruwheid r_ een minder dan of gelijk aan 3,2 μm.
Positionele nauwkeurigheid van het bewegingssysteem: lineaire motor- en roosterliniaal gesloten - luscontrolesysteem wordt gebruikt om de positiefout van binnen 2 micron te regelen. De betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid van vorm en positie is ± 0,01 mm voor het Renishaw AM400 -proces resulterend in implantaten voor medische hulpmiddelen die 100% stabiel en betrouwbaar zijn volgens de medische standaard ISO 13485.
Procesparameteroptimalisatie:
Nieuw scanpatroon: dambord- en spiraalvormige patronen worden gebruikt in plaats van continue patronen in een poging om vervorming gerelateerd aan thermische stress te verminderen. Het is gemeld door een specifieke fabrikant van de auto -onderdelen dat het vervormingsniveau van aluminiumlegeringsbeugels van aluminium wordt gewarmd, van 0,5 mm tot 0,1 mm is verbeterd door hun ontwikkelde scanstrategie toe te passen.
Laagdikte: de mogelijkheid om te kunnen afdrukken met een ultrafijne laagdikte (20-30 micron) kan delen van kleine dimensionaal produceren; met een onberispelijke oppervlakte -afwerking. Bij het afdrukken van orthopedische implantaten van titaniumlegering heeft de EOS M 400-4-apparatuur de laagdikte van 25 μm aangenomen, waarvan RA van het oppervlak van 6 μm tot 1,8 μm afneemt, die dicht bij het polijstniveau liggen.
Integratie na de verwerking van technologie:
Hot isostatisch persen (heup): het verwijdert de interne poriën in de delen bij een hoge temperatuur van 1200 graden en hoge druk van 150 mPa, zodat de dichtheid van de onderdelen toeneemt van 99,2% tot 99,95%; De vermoeidheidsleven van het luchtvaartstructurele gedeelte werd drie keer verhoogd na toepassing van heuptechnologie in een bepaalde structurele componentfabriek in de luchtvaart.
Elektrochemisch polijsten (ECP) - Eliminatie van oppervlakte -asperiteiten door elektrolytische micro -ets om een nanosmooth -oppervlak te produceren. Volgens de praktijk wordt de oppervlakteruwheid RA van de roestvrijstalen holte verminderd door de ECP -technologie van 0,4 μm tot 0,05 μm van een bepaald halfgeleiderapparatuurbedrijf, dat kan voldoen aan de vacuümafdichtingsvereisten.
3, Ontwikkeling van enkele metalen tot samengestelde materialen 3.1 Materiaalaanpassingsvermogen
Mechanische onderdelen met hoge precisie vereisen diverse materiaaleigenschappen en metaal 3D -printen heeft de dekking van gemeenschappelijke metalen, legeringen met hoge temperatuur, lichtmetalen legeringen, tot biomedische metalen gerealiseerd zoals vereist).
Titaniumlegeringen: Ti6al4V AWE heeft een hoge sterkte van 890 MPa met een lage dichtheid van 4,43 g/cm ³ en vertoont grote biocompatibiliteit, dus een fundamenteel materiaal in de ruimtevaart en ook geneeskunde. Een orthopedische implantaatfabrikant paste EBSM -technologie toe om heupgewrichtsprothesen te produceren, de bindingssterkte met botweefsel werd verbeterd met 40 % en de post - de revalidatieperiode werd ingekort met 30 %.
9 Nikkelgebaseerde hoogtemperatuurlegering De Inconel 718 heeft een hoge sterkte (de treksterkte is 1034MPa) na 650 graden. Het is veel gebruikt voor het gasturbineblad. Een energiebedrijf gaat zo ver dat 3D -printgasturbinebladen, met SLM die een koelkanaaldiametre van slechts 0,8 mm toevoegt, met een verbeterde koeling van ongeveer 30% boven gegoten tegenhangers.
Aluminiumlegering: ALSI10mg is veel gebruikt in het lichtgewicht van de auto vanwege lage dichtheid (2,7 g/cm ³) en superieure gieteigenschappen. Energie -voertuigbedrijf maakt gebruik van Scalmalloy ® Nieuwe gedrukte racen Fender/Scalmalloy ® heeft een sterkte die 50% hoger is dan de traditionele aluminiumlegering, en een complex aerodynamisch oppervlak wordt gevormd door het geheel.
Multi -materiaal Composiet: Metalen keramische polymeercomposieten materiaaline kan worden afgedrukt met gradiënt door gebruik te maken van nanodeeltjesjacht (NPJ) -technologie. Een fotovoltaïsche bedrijf gebruikte NPJ -technologie om zilverpasta te vervangen als een alternatief materiaal, dat de hoeveelheid zilver die in heterojunctiecellen werd gebruikt, verminderde van 130 mg/blad tot 50 mg/blad en de kosten per watt met 0,12 yuan verlaagde.
4, de industriële toepassing: van laboratorium tot industrieel gebruik
Van de prototypeproductie tot de massaproductie, de metal 3D -printtechnologie heeft commercieel succes bereikt in vele hoge - eindvelden
Aeronautics: 3D -geprinte titaniumlegeringsbeugels worden toegepast in Airbus A350 XWB -vliegtuigen, en de verbindingsterkte tussen de vleugels en de romp op de vleugels is met 25%toegenomen; COMAC C919 Finishing Wing Edge Strip realiseert geïntegreerde vorm van één stuk door SLM -technologie, en het gebruik van materiaalgebruik is verhoogd van 15% tot 92%.
Auto -productie: BMW Group gebruikt WAAM -technologie tot 3D -print elektrische voertuigbehuizing, gewichtsvermindering is 40%, warmte -dissipatie is 15% efficiënter; Tesla -model y achterpaneel hanteert 6000t geïntegreerde dobbelsteen - casting + 3 d prints insert -technologie, 70 in 1, de productiecyclusstijd is verlengd tot 90 seconden per stuk.
Medische hulpmiddelen: het 3D -geprinte poreuze medische titaniumlegering tussenwervel fusie -apparaat met een porositeit van 80% van Johnson & Johnson DePuy -synthes kan de groeisnelheid van botcellen drie keer versnellen; Siemens Healthineers '3D -geprinte kobalt chroom legering hartstentwand met een dikte van slechts 0,15 mm is 40% hoger dan de traditionele lasersnijtechnologie.