Πώς μπορεί να εφαρμοστεί η εκτύπωση μετάλλου 3D στην κατασκευή εξαρτημάτων υδραυλικού συστήματος;

1. Μια τεχνολογική ανακάλυψη: από "αδύνατο" έως "υψηλή ακρίβεια"
Όταν πρόκειται για την κατασκευή υδραυλικών τμημάτων, το πιο δύσκολο κομμάτι σχεδιάζει τα εσωτερικά κανάλια ροής. Για να ενταχθούν στα κανάλια, οι παραδοσιακές μέθοδοι πρέπει να διασχίσουν - τρυπάνι, αλλά λόγω των γραμμικών ορίων της μηχανικής επεξεργασίας, παράγονται εύκολα γωνίες οξείας γωνίας όπου τα κανάλια πληρούν. Αυτό προκαλεί αναταραχή υγρού, απώλεια πίεσης και διαρροές.Εκτύπωση μετάλλου 3DΗ τεχνική ξεπερνά πλήρως αυτό το φυσικό εμπόδιο με το στοίβαγμα υλικών πάνω από το άλλο:
Σχεδιασμός του καναλιού ροής για βελτιστοποίηση
Η Aidro Hydraulics, μια ιταλική επιχείρηση, χρησιμοποιεί τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM) για να κάνει το εσωτερικό κανάλι ροής του μπλοκ υδραυλικής βαλβίδας σε καμπύλο σχήμα με στρογγυλεμένες γωνίες. Αυτό ξεφορτωθεί τα τυφλά σημεία που προκαλούνται από παλαιότερες μεθόδους. Αυτή η αλλαγή μειώνει την αντίσταση του υγρού κατά 40% και την απώλεια πίεσης κατά 25% και εμποδίζει επίσης τη βρωμιά από την οικοδόμηση και την πρόκληση αποτυχίας σφράγισης. Για παράδειγμα, το 3D - τυπωμένο μπλοκ βαλβίδας από ανοξείδωτο χάλυβα κόβει την ένταση κατά 60% σε σύγκριση με τα πρότυπα σχέδια κατά τη ρύθμιση ενός μόνο κύλινδρου δράσης και το βάρος από 30 κιλά σε 5 κιλά, το οποίο αυξάνει σημαντικά την ευελιξία της λειτουργίας.
Ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στο πώς λειτουργούν τα υλικά
Το Metal 3D εκτύπωσης έχει καταστήσει δυνατή τη χρήση υψηλών - υλικών επιδόσεων όπως κράματα τιτανίου, νικέλιο - με βάση τα υψηλά - κράματα θερμοκρασίας και τους μαρτενιτικούς χάλυβες στη βιομηχανία. Η γερμανική ομάδα Liebherr δημιούργησε ένα 3D - εκτυπωμένο υδραυλικό τμήμα spoiler τιτανίου για το Airbus A380 που είναι 35% ελαφρύτερο και έχει αντοχή σε εφελκυσμό 980MPA και διάρκεια ζωής περισσότερων από 12 εκατομμυρίων δοκιμών. Επίσης, με τη βελτίωση της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας, η πυκνότητα των τρισδιάστατων τυπωμένων τμημάτων μπορεί να φτάσει το 99,5%, η οποία είναι σχεδόν τόσο υψηλή όσο αυτή των πλαστών τμημάτων και είναι αρκετά ισχυρή για να εργαστεί σε υδραυλικά συστήματα που λειτουργούν σε υψηλές πιέσεις (πάνω από 250 bar).
Εκτύπωση με περισσότερους από έναν τύπους υλικού
Η νέα τεχνολογία εκτύπωσης Liquid Metal 3D καθιστά δυνατή τη συνδυασμό υδραυλικών τμημάτων με τρόπο που να λειτουργεί. Για παράδειγμα, μπορείτε να δημιουργήσετε υδραυλικά σώματα βαλβίδων με κατασκευασμένα - σε αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν την πίεση και τη θερμοκρασία του υγρού σε πραγματικό χρόνο με σύνθετη εκτύπωση χαμηλής - τήξη - gallium - που βασίζονται σε κράματα και ανοξείδωτο χάλυβα. Αυτό δίνει ευφυή υποστήριξη δεδομένων υδραυλικών συστημάτων.
2. Αλλαγή του τρόπου με τον οποίο γίνονται τα πράγματα: από "μακρύ κύκλο" έως "ταχεία επανάληψη"
Μπορεί να χρειαστούν 6 έως 12 μήνες για να σχεδιάσουμε, να χυθούν, να συναρμολογήσουν, να συναρμολογήσουν και να δοκιμάσουν τυπικά υδραυλικά μέρη. Το Metal 3D εκτύπωσης καθιστά δυνατή την "σχεδίαση ως παρασκευή" συνδυάζοντας τον ψηφιακό σχεδιασμό και την κατασκευή προσθέτων με τρόπο που να κάνει την ανάπτυξη γρηγορότερα.
Ελαφριά και βελτιστοποίηση τοπολογίας
Μέσω της βελτιστοποίησης τοπολογίας, το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας συνδυάζει 17 μέρη σε μία δομή χρησιμοποιώντας τρισδιάστατες τυπωμένες υδραυλικές πολλαπλές κατασκευασμένες από κράμα UNCOREL 718. Αυτό μειώνει το βάρος κατά 70%. Ωστόσο, το σφάλμα ακρίβειας του καναλιού εσωτερικής ροής διατηρείται εντός ± 0,05mm χρησιμοποιώντας επαλήθευση σάρωσης CT και περνάει τη δοκιμή πίεσης 250bar.
Μικρή οικονομία παρτίδας
Η 3D εκτύπωση είναι 60% φθηνότερη από τις παραδοσιακές μεθόδους για την κατασκευή προσαρμοσμένων υδραυλικών εξαρτημάτων. Η AIDRO χρησιμοποίησε 3D εκτύπωση για να δημιουργήσει μια ενσωματωμένη πολλαπλή κράματος αλουμινίου για γεωργικά μηχανήματα που είναι 50% μικρότερο και 75% ελαφρύτερο. Το κόστος κάθε αντικειμένου αυξήθηκε μόνο κατά 15%και δεν υπήρχαν χρεώσεις ανοίγματος μούχλας. Αυτό το "on - Demand Manufacturing" η τεχνική μειώνει το χρόνο που χρειάζεται για την παροχή υδραυλικών εξαρτημάτων από μήνες σε ημέρες.
Ενσωμάτωση λειτουργιών
Η ρευστοποιημένη ισχύς στις ΗΠΑ άλλαξε την τρισδιάστατη εκτυπωμένη σερβο βαλβίδα για να συνδυάσει 20 μέρη σε 3. Αυτό κόβει τον όγκο κατά 25% και το βάρος κατά 15%. Ταυτόχρονα, ο ονομαστικός ρυθμός ροής αυξάνεται κατά 25% και η ποσότητα διαρροής μειώνεται κατά 20% χάρη στη βελτιστοποίηση του εσωτερικού καναλιού. Το σώμα της βαλβίδας διαθέτει έναν ηλεκτρονικό ελεγκτή και έναν υδραυλικό ενεργοποιητή, ο οποίος μαζί δημιουργεί μια ηλεκτρομηχανική υδραυλική ολοκληρωμένη μονάδα. Αυτό διευκολύνει τη σύνταξη και τη φροντίδα του συστήματος.
3. Χρήση στον κλάδο: Από το "Εργαστήριο" έως το "Scale Up"
Η διαδικασία κατασκευής του μεταλλικού 3D εκτύπωσης περισσότερων εμπορικών στην υδραυλική περιοχή επιταχύνεται. Για παράδειγμα, στο πεδίο της αεροδιαστημικής, η Airbus και η Liebherr συνεργάζονται για να χρησιμοποιήσουν υδραυλικά μέρη από κράμα τιτανίου 3D στο σύστημα Gear Landing A380, γεγονός που καθιστά το 3% πιο αποδοτικό καύσιμο. Το COMAC C919 έχει Platinum Lite 3D τυπωμένα αρθρώσεις υδραυλικών αγωγών από κράμα τιτανίου που περνούν δοκιμές αξιοπλοΐας και έχουν αντοχή κόπωσης 92% των πλαστών τμημάτων χάρη στην τεχνολογία βελτίωσης των σιτηρών.
η αυτοκινητοβιομηχανία
Το 3D - εκτυπωμένα έμβολα κράματος τιτανίου του οχήματος Porsche 911 GT2 RS έχουν βελτιστοποιηθεί με εσωτερικά κανάλια ψύξης για την ενίσχυση της ισχύος του κινητήρα κατά 30 ίππους. Επίσης, τα τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη για το υδραυλικό σύστημα ανάρτησης καθιστούν το σασί αυτοκινήτων να ανταποκρίνεται 40% ταχύτερα, το οποίο είναι απαραίτητο για την αυτόνομη οδήγηση για να λειτουργήσει καλά.
Βαρύ και ενεργειακές βιομηχανίες
Το Zoomlion έχει χρησιμοποιήσει 3D - τυπωμένες υδραυλικές βαλβίδες σε γερανούς που μπορούν να ανυψώσουν 3000 τόνους. Αυτό έχει κάνει τους σταθμούς αντλίας κατά 18% πιο αποτελεσματική και μείωση της χρήσης ενέργειας κατά 15% βελτιστοποιώντας τα κανάλια. Στη βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας, τα 3D τυπωμένα μεταλλικά υδραυλικά εξαρτήματα έχουν περάσει 100.000 δοκιμές σε υψηλή πίεση, κάτι που πρέπει να εκτελούν οι πυρηνικοί αντιδραστήρες γενιάς- να εκτελούν σε σκληρές συνθήκες.
4. Πρόκληση και μέλλον: Από την "Τεχνολογική Επανάσταση" έως την "Οικολογική Ανασυγκρότηση"
Η εκτύπωση Metal 3D έχει πολλές δυνατότητες στην υδραυλική βιομηχανία, αλλά εξακολουθεί να έχει ορισμένα προβλήματα όταν πρόκειται να το χρησιμοποιήσετε σε ευρεία κλίμακα:
Κάνοντας υλικά και διαδικασίες το ίδιο
Αυτή τη στιγμή, τα δεδομένα απόδοσης για τρισδιάστατα τυπωμένα υδραυλικά μέρη είναι παντού και δεν υπάρχει ένα ενιαίο πρότυπο σύστημα για αυτό. Για παράδειγμα, η αντίσταση στη διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα 316L που κατασκευάζεται με τη μέθοδο SLM μπορεί να αλλάξει κατά 20% λόγω των διακυμάνσεων στο μέγεθος των σωματιδίων σκόνης και της τεχνικής σάρωσης. Για να βοηθήσει με το σχεδιασμό, πρέπει να δημιουργηθεί μια βάση δεδομένων βιομηχανίας.
Τεχνολογία για post - επεξεργασία και ανίχνευση
Τα τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη έχουν κανονικά μια τραχύτητα επιφάνειας (τιμή RA) 6 toen μm, η οποία πρέπει να μειωθεί σε λιγότερο από 0,8 μm χρησιμοποιώντας ηλεκτρολυτική στίλβωση ή μικρολόγηση προκειμένου να ικανοποιηθούν τα πρότυπα υδραυλικής σφράγισης. Επίσης, το υψηλό κόστος της βιομηχανικής CT σάρωσης (περισσότερα από 5000 γιουάν για μία επιθεώρηση) καθιστά δύσκολο να διατηρηθεί η ποιότητα υψηλή σε μεγάλη κατασκευή.
Συνεργαζόμενοι για να βρουν νέες ιδέες στη βιομηχανική αλυσίδα
Ο υδραυλικός τομέας πρέπει να δημιουργήσει ένα δίκτυο προμηθευτών εξοπλισμού εκτύπωσης 3D, προμηθευτών υλικών και προγραμματιστών λογισμικού. Για παράδειγμα, η Aidro συνεργάστηκε με τη γερμανική επιχειρηματική EOS για να δημιουργήσει εξειδικευμένο λογισμικό σχεδιασμού υδραυλικών εξαρτημάτων που προσθέτει αλγόριθμους βελτιστοποίησης καναλιού ροής σε συστήματα CAD. Αυτό μειώνει το χρόνο σχεδιασμού κατά 70%.