Μπορεί το Metal 3D εκτύπωσης να βελτιώσει τη σταθερότητα του εξοπλισμού σε περιβάλλοντα υψηλής δόνησης;

一, Τεχνική ενδυνάμωση: Λογική για το σχεδιασμό σταθερού μεταλλικού εξοπλισμού ανακατασκευής 3D εκτύπωσης
1. Βελτιστοποίηση τοπολογίας και δομή πλέγματος: Αλλαγή από "παθητική μείωση των κραδασμών" σε "ενεργή απορρόφηση κραδασμών"
Οι παραδοσιακοί τρόποι για τη μείωση των κραδασμών στον εξοπλισμό περιλαμβάνουν εξωτερικά εξαρτήματα όπως μαξιλάρια και ελατήρια από καουτσούκ, τα οποία παίρνουν χώρο και μπορούν να φθείρονται με την πάροδο του χρόνου. Χρησιμοποιώντας αλγόριθμους βελτιστοποίησης τοπολογίας, η μεταλλική 3D εκτύπωση μπορεί να δημιουργήσει δομές βιομιμητικής πλέγματος (όπως δομές κηρήθρας, πλέγματος και σπειροειδούς κλίσης) μέσα στη συσκευή με βάση παράγοντες όπως η συχνότητα των κραδασμών και η κατανομή του στρες. Αυτό επιτρέπει μια βαθιά ενσωμάτωση της δομής και της λειτουργίας.
Για παράδειγμα, μια εταιρεία χρησιμοποίησε τεχνολογία SLM για να εκτυπώσει μια δομή πλέγματος κράματος τιτανίου για την πτερωτή αντλίας ψύξης ενός πυρηνικού σταθμού. Το πλάτος των κραδασμών κόπηκε κατά 40%και οι ιδιότητες απόσβεσης των μονάδων πλέγματος απορρόφησαν την ενέργεια των κραδασμών μέσα στη δομή αντί να την στέλνουν σε σημαντικά μέρη. Αυτό κράτησε την απόδοση της δυναμικής του υγρού. Η ομάδα του Κεντρικού Νότου Πανεπιστημίου χρησιμοποίησε επίσης τεχνολογία PEP (Additive Manufacturing Additive Manufacturing) για να δημιουργήσει σκληρό κράμα βαθμίδωσης διπλού υλικού 93W/96W. Αυτό το κράμα ήταν σε θέση να χειριστεί τη μετάβαση κλίσης στρες κάτω από το φορτίο των κραδασμών με ομοιόμορφη διάδοση της φάσης στη διεπαφή, η οποία σταμάτησε τις ρωγμές κόπωσης από το σχηματισμό σε παραδοσιακές δομές συγκόλλησης.
2. Multi - Σύνθετη εκτύπωση υλικού: Πηγαίνοντας από "Ενιαία απόδοση" σε "Ενσωμάτωση συστήματος"
Υψηλή - Ο εξοπλισμός δόνησης συχνά πρέπει να βρει μια ισορροπία μεταξύ του φωτός, του ισχυρού και του ανθεκτικού στη σκουριά. Οι παραδοσιακές μέθοδοι πρέπει να συγκεντρώσουν πολλά διαφορετικά μέρη, αλλά η μεταλλική εκτύπωση 3D σάς επιτρέπει να καταθέσετε διαφορετικά υλικά σε μια κλίση, η οποία σας επιτρέπει σε απόδοση ζώνης σε ένα μόνο μέρος. Για παράδειγμα, η εξάχνωση 3D χρησιμοποιεί ένα ξεχωριστό σύστημα δίδυμου ακροφυσίου για να εκτυπώσει τόσο το νικέλιο - που βασίζεται σε υψηλό - υποστρώματα κράματος θερμοκρασίας και επικαλύψεις θερμικών φραγμών από κράμα βολφραμίου στις στροβίλες των αεροσκαφών των κινητήρων αεροσκαφών ταυτόχρονα. Η θερμική κόπωση της θερμικής κόπωσης τριπλασιάζεται και το βάρος τους κόβεται κατά 15% σε υψηλό περιβάλλον δόνησης θερμοκρασίας 1200 βαθμών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα νανοσωματίδια συνδέονται πιο έντονα στην επαφή. Με τον ίδιο τρόπο, το Baochen Xin Laser χρησιμοποιεί ένα μονό - mode/multi - ρυθμιζόμενο σχεδιασμό φωτός για να εκτυπώσει ένα στρώμα κράματος χρωμίου κοβαλτίου στην επιφάνεια της κοιλότητας που είναι πολύ σκληρό. Η περιοχή πυρήνα χρησιμοποιεί ένα ελαφρύ κράμα αλουμινίου για να απορροφήσει γρήγορα την ενέργεια των κραδασμών στο στρώμα σκληρής επιφάνειας. Αυτό μειώνει τη συνολική αδράνεια και μειώνει τις πηγές διέγερσης των κραδασμών.
3. Μείωση των ελαττωμάτων και τη διατήρηση της απόδοσης συνεπής: πηγαίνοντας από "δοκιμή και σφάλμα" σε "ακριβή έλεγχο"
Το περιβάλλον των κραδασμών είναι πολύ ευαίσθητο σε ελαττώματα στα υλικά και οι παραδοσιακές μεθόδους συχνά αφήνουν πίσω τους ελαττώματα όπως οι πόροι και οι ρωγμές λόγω περιορισμών μούχλας. Αυτό μειώνει τη ζωή της κόπωσης του υλικού. Η προσαρμογή των παραμέτρων διεργασίας και η ηλεκτρονική παρακολούθηση της τεχνολογίας μπορούν να κάνουν το Metal 3D εκτύπωσης πολύ καλύτερα στην κατασκευή υλικών πυκνότερων και πιο συνεπής στην απόδοση. Για παράδειγμα, το Πανεπιστήμιο του Wisconsin Madison πρόσθεσε 4,4 τόμος. Αυτό λειτούργησε επειδή τα νανοσωματίδια σταθεροποιούν τις διακυμάνσεις της πισίνας τήξης. Το πορώδες πλησίασε στο μηδέν και το μέγεθος των κόκκων έγινε πολύ μικρότερο, γεγονός που έκανε το όριο κόπωσης του υλικού να ανεβαίνει κατά 50% όταν δονείται σε υψηλές συχνότητες. Επίσης, οι μηχανές σειράς Series της σειράς LIM - Laser Collaborative Scanning Technology και Real - Έλεγχος ανατροφοδότησης χρόνου. Κατά την εκτύπωση μεγάλων δομικών κομματιών από κράμα τιτανίου, η κακή ευθυγράμμιση του ενδιάμεσου στρώματος διατηρείται εντός ± 0,05mm για να βεβαιωθεί ότι η δομή παραμένει ισχυρή ακόμη και όταν δονείται.
2, τι κάνουν οι επιχειρήσεις: Κοινές χρήσεις για σταθερότητα σε μεταλλικό 3D εκτύπωση
1. Αεροδιαστημική: "ελαφριά επιβίωση" σε μέρη με πολλή δόνηση
Οι κινητήρες για αεροπλάνα, ενισχυτές πυραύλων και άλλο εξοπλισμό πρέπει να εργάζονται για μεγάλο χρονικό διάστημα κάτω από πολύ ζεστό και πολύ υψηλό - δόνηση συχνότητας. Επειδή είναι τόσο βαρύ, παραδοσιακό νικέλιο - που είναι πιθανό να αποτύχουν λόγω του συντονισμού. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία SLM, η GE AVIATION εκτυπώνει ακροφύσια καυσίμου κινητήρα Leap που συνδυάζουν 20 μέρη σε ένα κομμάτι μέσω ενός ολοκληρωμένου σχεδίου. Αυτό κάνει τα ακροφύσια 25% ελαφρύτερα. Το εσωτερικό κανάλι ψύξης έχει ένα δέντρο - σαν δομή που μιμείται τη φύση. Αυτό κάνει τη δόνηση - που προκαλείται από θερμική τάση πιο ομοιόμορφα κατανεμημένη και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του ακροφυσίου σε τρεις φορές εκείνη των τυποποιημένων μεθόδων. Τα εξαρτήματα κράματος βολφραμίου της εξάχνωσης 3D για τους προωθητές χώρου χρησιμοποιούν επίσης την τεχνολογία PEP για την επίλυση του προβλήματος της παραμόρφωσης μετάλλων που είναι δύσκολο να λιώσει. Μπορούν να παραμείνουν σταθεροί σε μέγεθος ακόμη και σε υψηλό περιβάλλον δόνησης θερμοκρασίας 3000 βαθμών, που χρειάζονται οι αποστολές βαθιάς διαστήματος.
2.
Υψηλή - Τα ταχύτητα σιδηροδρομικά γραφεία, κιβώτια ταχυτήτων και άλλα μέρη εκτίθενται σε κρούση και δόνηση κινητήρα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα παραδοσιακά συγκολλημένα συστήματα είναι πιο πιθανό να έχουν προβλήματα ασφάλειας, επειδή μπορούν να χωριστούν από την κόπωση. Η Κίνα CRRC εκτυπώνει crossbeams για τα φορτηγά κράματος τιτανίου χρησιμοποιώντας την τεχνολογία SLM. Η μάζα κόβεται κατά 30% με βελτιστοποίηση τοπολογίας και η δομή πλέγματος απορροφά την ενέργεια των κραδασμών μέσα στη δέσμη, καθιστώντας τον θόρυβο μέσα στο φορέα 5dB πιο ήσυχο. Ταυτόχρονα, το λέιζερ Baochenxin χρησιμοποιεί τεχνολογία σύνθετης εκτύπωσης Multi - υλικού για να τοποθετηθεί μια επικάλυψη κράματος χρώματος κοβαλτίου με υψηλή σκληρότητα στην επιφάνεια του γραναζιού όταν κατασκευάζονται κιβώτια ταχυτήτων. Η περιοχή του πυρήνα χρησιμοποιεί μια μήτρα κράματος αλουμινίου για να διαχωρίσει την πηγή κραδασμών (συμπερίληψη γραναζιών) από τη δομή που συγκρατεί το φορτίο, το οποίο κόβει το ποσοστό αποτυχίας του κιβωτίου ταχυτήτων κατά 70%.
3. Ενεργειακός εξοπλισμός: Η πυρηνική και η αιολική ενέργεια έχουν "αντιπαράθεση - αναβάθμιση δόνησης".
Οι κύριες αντλίες πυρηνικών σταθμών και οι ταχύτητες ανεμογεννητριών, για παράδειγμα, πρέπει να εργάζονται σε μέρη με πολλές δόνηση και ακτινοβολία. Τα παραδοσιακά υλικά είναι πιθανό να αποτύχουν λόγω σύζευξης δόνησης διάβρωσης. Το CGN χρησιμοποιεί μέταλλο 3D εκτύπωση για να δημιουργήσει ένα αντίγραφο του σώματος της βαλβίδας πυρηνικής ενέργειας. Η διάρκεια ζωής του σώματος της βαλβίδας πηγαίνει από 5 χρόνια σε 15 χρόνια σε περιβάλλον με επιτάχυνση δόνησης 5G και δόση ακτινοβολίας 10 ⁶ Gy. Αυτό γίνεται με τη βελτίωση της δομής καναλιού ροής για τη μείωση της διέγερσης των κραδασμών υγρού και τη χρήση του νικελίου - βασισμένα σε κράματα υλικά για να γίνει πιο ανθεκτικό στη διάβρωση. Η Siemens Gamesa χρησιμοποιεί την τεχνολογία SLM για την εκτύπωση πλανητικών μεταφορέων για κιβώτια ταχυτήτων στη βιομηχανία αιολικής ενέργειας. Ο ελαφρύς σχεδιασμός μειώνει τη στιγμή της αδράνειας κατά 40%και η εσωτερική δομή πλέγματος απορροφά την ενέργεια των κραδασμών μέσα στον φορέα. Αυτό καθιστά το κιβώτιο ταχυτήτων 3% πιο αποτελεσματική και επεκτείνει την περίοδο μεταξύ των αποτυχιών σε 20.000 ώρες.