Ποιος είναι ο ρόλος της εκτύπωσης μετάλλων 3D στη βιομηχανική κλιβάνη και την επισκευή του λέβητα;

1. Επισκευή σύνθετων δομών: Πέρα από τους φυσικούς περιορισμούς της παραδοσιακής χειροτεχνίας
Υψηλή - Η διάβρωση θερμοκρασίας, η θερμική κυκλική πίεση ή η μηχανική φθορά μπορούν να προκαλέσουν τοπικές αποτυχίες στα κύρια μέρη των βιομηχανικών κλιβάνων και των λέβητες, όπως οι θαλάμοι καύσης, οι σωλήνες ανταλλαγής θερμότητας και οι σχάρες. Η συγκόλληση και ο ψεκασμός είναι παραδοσιακές μέθοδοι επισκευής που περιορίζονται από τον τρόπο που λειτουργούν και είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν σε πολύπλοκες γεωμετρίες όπως το λεπτό - δομές τοίχου, τα εσωτερικά κανάλια ροής ή οι ανομοιογενείς επιφάνειες. Για παράδειγμα, η κεφαλίδα του υπερθερμαντήρα του λέβητα χρειάζεται 56 ακριβείς τρύπες για να εργαστεί. Στην παραδοσιακή χύτευση άμμου, ο πυρήνας πρέπει να τοποθετηθεί, αλλά ο τετηγμένος σίδηρος σε υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να μετακινήσει τον πυρήνα, γεγονός που προκαλεί την κίνηση της θέσης της οπής πάρα πολύ. Μετά από αυτό, απαιτείται διόρθωση γεώτρησης με το χέρι, η οποία κοστίζει πολλά χρήματα και παίρνει πολύ χρόνο.
Η ψηφιακή μοντελοποίηση και το στρώμα - από - παραγωγή στοίβαξης στρώματος έχουν λύσει εξ ολοκλήρου αυτή την πρόκληση με τεχνολογία εκτύπωσης μεταλλικής 3D. Η εταιρεία χύτευσης Boro χρησιμοποίησε τεχνολογία εκτύπωσης 3D άμμου για να μειώσει το χρόνο που χρειάστηκε για να βάλει μαζί το καλούπι για την κεφαλίδα του υπερθερμαντήρα από 14 ώρες σε 3,5 ώρες στο έργο επισκευής ατμομηχανών Tyseley στο Ηνωμένο Βασίλειο. Αυτό έσωσε το 67% των δαπανών. Επίσης, ήταν δυνατόν να γίνουν 56 τρύπες ατμού ταυτόχρονα χωρίς επιπλέον εργασία. Αυτή η περίπτωση δείχνει ότι η εκτύπωση 3D μπορεί να τοποθετήσει με ακρίβεια τους περίπλοκους πυρήνες, να απαλλαγεί από προβλήματα ποιότητας που προέρχονται από την κίνηση του πυρήνα σε παλαιότερες διαδικασίες και να μειώσουν τη χρήση ενέργειας κατά 30% σε μέρη που δεν φέρουν βάρος χρησιμοποιώντας σχεδιασμό βελτιστοποίησης τοπολογίας, ενώ εξακολουθούν να διασφαλίζουν τη δύναμη.

2. Προσαρμογή της απόδοσης των υλικών: ικανοποίηση των αναγκών επισκευής πολύ σκληρών περιστάσεων εργασίας
Industrial furnaces and boilers work in very difficult conditions, and their parts have to be able to handle a lot of stress, like high temperatures (>1000 °C), high pressures (>10MPa), οξείδωση και διάβρωση. Το νικέλιο - με βάση και το COBALT - βασισμένα σε κράματα είναι παραδείγματα παραδοσιακών υλικών επισκευής που είναι σταθερά σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, είναι δύσκολο να βρεθεί μια ισορροπία μεταξύ των πολλών ιδιοτήτων τους, όπως η αντίσταση στη φθορά και η αντοχή σε θερμικό σοκ. Η εκτύπωση 3D μετάλλου μπορεί να προσαρμόσει με ακρίβεια τις ιδιότητες των υλικών, αλλάζοντας τον τρόπο κατασκευής της σκόνης και τον έλεγχο των παραμέτρων της διαδικασίας.
Για παράδειγμα, κατά τη σταθεροποίηση των λεπίδων στροβίλων του κινητήρα αεροσκαφών, το in718 νικέλιο - που βασίζεται σε σκόνη κράματος που κατασκευάζεται από την Platinum Technology Company, ελέγχοντας την κατανομή μεγέθους σωματιδίων σκόνης (D {{2} μm) και περιεκτικότητα σε οξυγόνο (<50ppm), along with selective laser melting (SLM) technology, achieves a persistent strength of ≥ 900MPa at a high temperature of 650 ℃, meeting the extreme working conditions requirements of aircraft engines. Xi'an Jiaotong University developed the WC Co hard alloy composite powder for use in boilers. It is printed on the cutting teeth of a tunnelling machine using laser selective sintering (SLS) technology. It has a hardness of HRC68, is three times more resistant to wear than traditional forged parts, and can last up to 12 months. This kind of material innovation shows that 3D printing may improve the composition and microstructure of materials in a specific way dependent on the specific working conditions of the area being repaired, like temperature gradient and stress distribution. This is called "on-demand repair."
3. Ψηφιοποίηση ολόκληρης της διαδικασίας: Ανακατασκευή και καθορισμός του μοντέλου αποδοτικότητας της βιομηχανίας
Ο παλιός τρόπος για τον καθορισμό των πραγμάτων διαρκεί περισσότερα από 10 βήματα, όπως η εύρεση του προβλήματος, η λήψη ανταλλακτικών, η κατεργασία και η θερμική επεξεργασία. Χρειάζονται αρκετοί μήνες και βασίζεται στην ανθρώπινη εμπειρία, γεγονός που οδηγεί σε μεγάλες αλλαγές στην ποιότητα. Ο τρόπος "Digital Twin+Intelligent Manufacturing" της τεχνολογίας εκτύπωσης Metal 3D επιταχύνει τη διαδικασία επισκευής σε λιγότερο από 72 ώρες και καθιστά δυνατή την παρακολούθηση ολόκληρης της διαδικασίας.
Η διαδικασία επισκευής μπορεί να αναλυθεί σε τέσσερα βήματα:
Ευφυής ανίχνευση: Το άρρωστο Ranger3 High - ταχύτητα 3D εξαρτήματα κάμερας σαρώνει με ρυθμό καρέ 46kHz με ακρίβεια 0,02mm. Βρίσκει αυτόματα το μέγεθος και τη θέση των ελαττωμάτων όπως ρωγμές και φθορά.
Αντίστροφη μοντελοποίηση: Χρησιμοποιώντας το λογισμικό Geomagic Design X για να μετατρέψετε τα δεδομένα σύννεφων σημείων σε μοντέλα CAD που μπορούν να αλλάξουν, μαζί με τις τεχνικές βελτιστοποίησης τοπολογίας, για να χρησιμοποιήσετε λιγότερο υλικό, ενώ εξακολουθεί να είναι ισχυρό.
Manufacturing Additive: Χρήση τεχνολογίας SLM ή Electron Beam Melting (EBM), τα στρώματα επισκευής εκτυπώνονται με βάση τα δεδομένα τεμαχισμού μοντέλου. Το πάχος κάθε στρώματος μπορεί να ρυθμιστεί μεταξύ 20 και 50 μm, το οποίο επιτρέπει τον έλεγχο μεγέθους επιπέδου -.
Δημοσίευση - Επεξεργασία: Το Hot Isostatic Pressing (HIP) απαλλάσσεται από τους εσωτερικούς πόρους και αυξάνει την πυκνότητα στο 99,95%. Στη συνέχεια, γίνεται επιφανειακή στίλβωση για την εκπλήρωση των προτύπων ακρίβειας συναρμολόγησης.
Όταν η Rolls Royce χρησιμοποίησε αυτήν την τεχνική για να διορθώσει ανταλλακτικά για κινητήρες αεροσκαφών, έκοψε την παγκόσμια αξία απογραφής από 4,2 δισεκατομμύρια δολάρια σε 1,8 δισεκατομμύρια δολάρια και μείωσε το χρόνο που χρειάστηκε για τα αεροπλάνα των πελατών να επιστρέψουν στον αέρα από 72 ώρες σε 8 ώρες. Αυτό έσωσε την αεροπορική εταιρεία πάνω από 500 εκατομμύρια δολάρια ετησίως σε λειτουργικά έξοδα.