Μπορούν τα δοχεία πίεσης ή οι υποδομές τους να κατασκευαστούν μέσω μετάλλων 3D εκτύπωσης;

1. Τεχνική σκοπιμότητα: το σημείο όταν τα σκάφη κατασκευής και πίεσης προσθέτων έρχονται μαζί
Το Metal 3D εκτύπωσης καθιστά τα φυσικά μέρη από τα ψηφιακά μοντέλα, στοιβάζοντας μεταλλικές σκόνες ή καλώδια το ένα πάνω στο άλλο. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι παίρνει γύρω από τα γεωμετρικά όρια των τυποποιημένων μεθόδων και επιτρέπει την ολοκληρωμένη χύτευση πολύπλοκων δομών. Αυτή η λειτουργία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά το σχεδιασμό των σκάφους πίεσης:
Ελαφρές δομές και λειτουργίες ενσωμάτωσης: Για να φτιάξετε παραδοσιακά δοχεία πίεσης, πρέπει να συγκολλήσετε τις πολύπλοκες δομές εσωτερικής κοιλότητας. Με την εκτύπωση 3D, μπορείτε να προσθέσετε χαρακτηριστικά όπως τα συμμορφούμενα κανάλια νερού ψύξης και τις εσωτερικές ενισχυτικές πλευρές ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, το Ινστιτούτο Βιομηχανικής Τεχνολογίας της Κορέας (KITECH) χρησιμοποίησε τεχνολογία κατευθυνόμενης εναπόθεσης ενέργειας (DED) για να κάνει τα δοχεία πίεσης από κράμα τιτανίου. Αυτή η μέθοδος επέτρεψε τη μεγάλη παραγωγή κλίμακας - με διάμετρο 640 χιλιοστών και όγκο 130 λίτρων. Τα σκάφη έγιναν με συγκόλληση και συναρμολόγηση δύο ημισφαιρικών συστατικών και η διαδρομή εναπόθεσης βελτιστοποιήθηκε για τον έλεγχο της θερμικής παραμόρφωσης. Τέλος, η χαμηλή δοκιμή θερμοκρασίας σε - 196 βαθμών και υψηλής πίεσης σε 330 bar έδειξε ότι η εκτύπωση προσθέτων λειτουργεί καλά σε πολύ σκληρές συνθήκες.
Χρήση υλικού και βελτιστοποίηση του κόστους: Σε παραδοσιακές μεθόδους, η κατασκευή δοχείων πίεσης απαιτεί ένα επιφυλακτικό επίδομα επεξεργασίας, το οποίο μπορεί να χάσει έως και 30% έως 50% του υλικού. Με τη λειτουργία "NET NET NET SHAPE" της 3D PRINTING, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε περισσότερο από το 90% του υλικού. Η Shell έχει συνεργαστεί με 3D Metalforge για να χρησιμοποιήσει την τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM) για την εκτύπωση εξαρτημάτων για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας. Αυτό μειώνει το χρόνο παράδοσης από αρκετές εβδομάδες σε δύο εβδομάδες και μειώνει τα έξοδα κατά περισσότερο από 20%.
Γρήγορες επαναλήψεις και κατασκευασμένες - σε - Παραγωγή παραγγελιών: Τα δοχεία πίεσης πρέπει μερικές φορές να αλλάζουν χαρακτηριστικά σχεδιασμού όπως το πάχος τοίχου και τη θέση διεπαφής με βάση τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούνται. Οι παραδοσιακοί κύκλοι ανάπτυξης μούχλας είναι μακρύς και ακριβός . 3 d εκτύπωση καθιστά εύκολη την αλλαγή των σχεδίων. Για παράδειγμα, το AML3D έκανε ένα δοχείο πίεσης αλουμινίου 8 -, 907-kilogram αλουμινίου για το ExxonMobil που μπορεί να γίνει σε 12 εβδομάδες χρησιμοποιώντας τεχνολογία Wire Additive Manufacturing (WAM), η οποία είναι 60% ταχύτερη από τις παραδοσιακές μεθόδους.
2. Περίπτωση εφαρμογής: Μετακίνηση από το εργαστήριο στη βιομηχανία
Στην αεροδιαστημική επιχείρηση, τα δοχεία πίεσης είναι πολύ σημαντικά μέρη των οχημάτων εκτόξευσης και των δορυφόρων που πρέπει να αντιμετωπίσουν πολύ υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Οι δοκιμές της Kitech σε δοχεία πίεσης από κράμα τιτανίου έδειξαν ότι τα μέρη που έγιναν χρησιμοποιώντας τη διαδικασία DED δεν έσπασαν εύκολα σε -196 βαθμούς και η υπολειμματική τάση κόπηκε κατά 40% σε σύγκριση με τα μέρη που έγιναν με παραδοσιακές μεθόδους σφυρηλάτησης βελτιστοποιώντας τη διαδρομή εναπόθεσης. Η General Electric (GE) χρησιμοποίησε επίσης 3D εκτύπωση για να κάνει λεπίδες αεριοστροβίλου, γεγονός που έκανε τα κανάλια ψύξης τρεις φορές πιο περίπλοκα και 64% πιο αποτελεσματικά. Αυτό είναι ένα καλό παράδειγμα για την κατασκευή εσωτερικών καναλιών ροής σε δοχεία πίεσης.
Η Shell έχει αρχίσει να χρησιμοποιεί τρισδιάστατη εκτύπωση για να κατασκευάσει εξαρτήματα σωλήνα εναλλάκτη θερμότητας στην πετροχημική βιομηχανία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι τυποποιημένες μέθοδοι γεώτρησης δεν μπορούν να κάνουν το λεπτό - με τοίχωμα (με ελάχιστο πάχος τοιχώματος 0,5mm). Η κατασκευή συμμορφούμενων καναλιών νερού έχει επίσης καταστήσει το σύστημα ψύξης 15% πιο αποτελεσματικό. Η εταιρική σχέση μεταξύ AML3D και ExxonMobil έδειξε ότι η 3D εκτύπωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κατασκευαστεί τεράστια πίεση με διάμετρο 1,5 μέτρων. Η τεχνική WAM λειτουργεί με ένα ευρύ φάσμα υλικών, όπως αλουμίνιο, τιτάνιο και χάλυβα. Αυτό διευκολύνει την κατασκευή χημικού εξοπλισμού που είναι προσαρμοσμένος στις ανάγκες σας.
Το Valourek και το Total συνεργάστηκαν για να δημιουργήσουν ένα στοιχείο 1,2 - μετρητή, 220 κιλών για την αποθήκευση ενέργειας χρησιμοποιώντας την τεχνολογία WAAM. Αυτή η τεχνολογία μειώνει το βάρος του συστατικού στο μισό σε σύγκριση με τα πρότυπα σχέδια και ελέγχει την ποιότητα των συγκολλημένων συνδέσεων με 100% ακτινογραφικές δοκιμές. Αυτή η περίπτωση δείχνει ότι η εκτύπωση 3D μπορεί να βελτιώσει τις δομές υποστήριξης των πλοίων πίεσης, να χρησιμοποιήσει λιγότερο υλικό και να λειτουργεί καλύτερα σε σεισμούς.
3. Απόδοση υλικού: Προβλήματα στην κάλυψη προτύπων πίεσης πίεσης
Για να δημιουργηθούν δοχεία πίεσης, τα υλικά πρέπει να πληρούν τα απαιτητικά πρότυπα για πράγματα όπως η δύναμη, η σκληρότητα, η αντίσταση στη διάβρωση και η σταθερότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτή τη στιγμή, οι περισσότερες συνθήκες εργασίας μπορούν να ικανοποιηθούν από τα υλικά που χρησιμοποιούνται τακτικά για 3D εκτύπωση:
Το TI6AL4V είναι ένα κοινό κράμα τιτανίου που χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική. Έχει αντοχή εφελκυσμού 890 MPa, επιμήκυνση 10%και υψηλή αντοχή ακόμη και σε -196 βαθμούς. Η δοκιμή από την Kitech δείχνει ότι τα δοχεία πίεσης από κράμα τιτανίου που έγιναν χρησιμοποιώντας την τεχνική DED δεν αλλάζουν σχήμα σε σκληρές συνθήκες και πληρούν το πρότυπο ASME BPVC.
Το νικέλιο - που βασίζονται σε κράματα όπως το IncoLEL 718 είναι ισχυρά ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες 650 βαθμών, καθιστώντας τα καλά για τα δοχεία πίεσης του αεριοστρόβιλου. Μετά τη θερμική επεξεργασία, το νικέλιο - που βασίζονται σε κράματα που κατασκευάστηκαν από την GE χρησιμοποιώντας την τεχνική SLM είχαν λεπτότερο μέγεθος κόκκων και 20% υψηλότερη αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.
Το ALSI10MG είναι ένα ελαφρύ κράμα αλουμινίου (πυκνότητα 2,7 g/cm3) που χρησιμοποιείται συχνά σε δοχεία πίεσης στους τομείς της αυτοκινητοβιομηχανίας και των ηλεκτρονικών. Έχει αντοχή εφελκυσμού 310 MPa, και η θερμική επεξεργασία Τ6 μπορεί να το κάνει ακόμα ισχυρότερη, η οποία πληροί το πρότυπο EN 13445.
Αλλά η ανισοτροπία των υλικών που χρησιμοποιούνται στην 3D εκτύπωση εξακολουθεί να είναι πρόβλημα. Μελέτες υποδεικνύουν ότι η ισχύς κόπωσης των συστατικών που παράγονται μέσω της μεθόδου SLM στον κατακόρυφο προσανατολισμό είναι 15% έως 20% κατώτερο σε σύγκριση με τον οριζόντιο προσανατολισμό. Για να απαλλαγείτε από τους πόρους και να αυξήσετε την πυκνότητα του υλικού σε πάνω από 99,9%, πρέπει να γίνει καυτή ισοστατική πίεση (HIP) μετά τη θεραπεία.