قطعات انتقال با استفاده از فناوری چاپ فلزی چقدر دوام دارند؟

1. عملکرد مواد: پرش از "قابل استفاده" به "بهینه"
دستیابی به موفقیت در تحقیقات مواد باعث شده است که چاپ سه بعدی فلزی طولانی تر شود. به عنوان مثال ، آلیاژهای تیتانیوم ، نیکل- آلیاژهای مبتنی بر ، و آلیاژهای آنتروپی- بالا همه مواد عملکردی بالا {{4} هستند. قطعات چاپ شده آنها و همچنین بهتر از فرج های سنتی در دمای بالا- و شرایط استرس بالا {7} بالا انجام شده است.
آلیاژ تیتانیوم سبک و قوی است.
چاپ سه بعدی قطعات انتقال آلیاژ تیتانیوم در صنعت هوافضا رایج است. به عنوان مثال ، Bugatti باعث می شود ترمز آلیاژ تیتانیوم که فقط 2.9 کیلوگرم وزن دارند با استفاده از ذوب بستر پودر لیزر (PBF- lb). این کاهش 41.6 ٪ وزن در مقایسه با فرج های سنتی است. در عین حال ، طراحی بهینه سازی توپولوژی منطقه غلظت استرس را 30 ٪ کاهش می دهد و استحکام کششی را در 800MPa در دمای بالا 600 درجه نگه می دارد ، این همان چیزی است که سیستم ترمز مسابقه F1 به آن احتیاج دارد.
نیکل - آلیاژهای مبتنی بر مقاومت در برابر خوردگی و خستگی
چاپ سه بعدی نیکل - شفت های درایو آلیاژ مبتنی بر مشکل خوردگی بین دانه ای که در روشهای جوشکاری سنتی در صنعت پتروشیمی اتفاق می افتد ، برطرف شده است. پس از 100000 آزمایش خستگی ، قطعات شافت 718 INCONEL که یک شرکت خاص با استفاده از فناوری ذوب پرتو الکترونی (EBM) تولید می کند ، 50 ٪ کمتر از انتشار ترک نسبت به فرجامان داشت. در طی فرآیند چاپ ، ساختارهای دانه ای معادل کمی رشد می کنند ، که این کلید متوقف کردن ترک ها است.
آلیاژهای آنتروپی بالا ممکن است با طیف گسترده ای از محیط ها سازگار شوند.
از آنجا که آنها دارای چندین مؤلفه اصلی هستند ، آلیاژهای آنتروپی بالا ممکن است قدرت خود را حتی در دماهای بالا نگه دارند. آلیاژ آنتروپی- بالا برای چاپ سه بعدی که یک تیم تحقیقاتی خاص ساخته شده است 200 ٪ بهتر در مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا 600 درجه نسبت به نیکل معمولی است. بهینه سازی توپولوژی باعث شده است که تیغه های توربین موتور حمل و نقل هوایی 30 ٪ سبک تر باشد در حالی که آنها را قوی و 1.5 برابر طولانی تر از قطعات معمولی نگه می دارد.
2. بهبود فرآیندها: حرکت از "قالب" به "عملکرد قابل کنترل"
استحکام چاپ سه بعدی فلزی به مواد و چگونگی کنترل پارامترهای فرآیند بستگی دارد. با بهینه سازی عواملی مانند قدرت لیزر ، سرعت اسکن و ضخامت لایه به روشی که با هم کار می کند ، می توان به طور فعال نقص های داخلی را در قسمت ها سرکوب کرد و ویژگی های بافت را در یک جهت خاص کنترل کرد.
فناوری سرکوب نقص
منافذ و شکاف شایع ترین مشکلاتی است که باعث می شود محصولات چاپی از دوام کمتری برخوردار شوند. به عنوان مثال ، با فناوری SLM ، تکنیک "اسکن جزیره" منطقه اسکن لایه-} را به چندین جزیره کوچک تقسیم می کند و جهت اسکن را به طور تصادفی تغییر می دهد. این می تواند استرس و تخلخل باقیمانده را از 3 ٪ به کمتر از 0.2 ٪ کاهش دهد. آزمایش اولتراسونیک نشان داد که چگالی گسل داخلی چرخ دنده های چاپی سه بعدی که توسط یک شرکت خاص ساخته شده است 80 ٪ کمتر از ریخته گری های سنتی بود و چرخ دنده ها قبل از شکسته شدن سه برابر بیشتر طول کشید.
تنظیم عملکرد سازمانها
کنترل ورودی انرژی لیزر باعث می شود توزیع شیب اندازه دانه در قسمت های مختلف قسمت انجام شود. به عنوان مثال ، اسکن چگالی انرژی بالا- در کلید اصلی شافت انتقال استفاده می شود تا یک منطقه تقویت کننده دانه - ایجاد شود (اندازه دانه<10 μ m), which makes the material more resistant to wear. Low energy density scanning is used in the shaft area to create coarse grain regions (grain size 50–100 μ m) and make the material less brittle. Compared to regular parts, this "functionally graded material*" design makes 3D printed shaft parts work 40% better overall.
فناوری تقویت پس از پردازش
فشار دادن ایزوستاتیک داغ (HIP) و شات ، دو روش درمانی POST- است که می تواند اشیاء چاپی را حتی با دوام تر جلوه دهد. پس از درمان باسن ، حامل دنده سیاره ای چاپی سه بعدی که توسط یک شرکت خاص ساخته شده است ، چگالی بالاتری دارد (از 99.2 ٪ تا 99.95 ٪) و چقرمگی ضربه دمای بالاتر اتاق (از 25J/سانتی متر مربع تا 45J/cm²). درمان با شات ، استرس فشاری سطح را به -600mpa و حد خستگی 25 ٪ افزایش می دهد.
3. پرونده درخواست: از آزمایشگاه تا کارخانه ، اعتبار سنجی
صنایع متعدد ، استقامت قطعات انتقال چاپی سه بعدی فلزی را آزمایش کرده اند ، و استفاده از آنها از تجهیزات پایان- بالا به وسایل روزمره در حال رشد است.
هوافضا: دیسک برای توربین های موتور
یک شرکت حمل و نقل هوایی خاص دیسک های توربین آلیاژ مبتنی بر نیکل- را با استفاده از فناوری SLM چاپ می کند. دمای کار با اضافه کردن کانال های خنک کننده داخلی داخلی با 50 درجه کاهش می یابد و وزن آن با بهینه سازی توپولوژی 15 ٪ کاهش می یابد. بعد از 1000 ساعت آزمایش نیمکت ، عمر خزش دما {6} بالا آن در مقایسه با فرجدهای معمولی 20 ٪ افزایش یافته است. این بدان معنی است که می تواند نیازهای نسل جدید موتورهای هواپیما را برآورده کند.
اتومبیل های انرژی جدید: شافت حرکتی
یک شرکت اتومبیل خاص با استفاده از قالب های ماسه ای چاپی 3D- چاپ شده برای انجام آزمایشات آب کارت تجاری - شفت های موتور خنک شده. طراحی کانال جریان مارپیچ داخلی باعث شده است که گرما 40 ٪ بهتر شود و وزن آن از 8 کیلوگرم به 5 کیلوگرم رسید که این کاهش 37.5 ٪ است. گردن محور پس از 200،000 کیلومتر آزمایش جهانی {12 {}} واقعی ، به سختی 0.02 میلی متر پوشیده شده است ، که بسیار کمتر از حد استاندارد طراحی 0.1 میلی متر برای قطعات است.
دسته مفصل مصنوعی یک وسیله پزشکی است.
یک شرکت پزشکی خاص از طریق چاپ سه بعدی ساقه مفصل ران تیتانیوم را ایجاد می کند. وزن از 200 گرم به 120 گرم با طراحی ساختار شبکه کاهش می یابد و تخلخل بین 60 تا 80 ٪ برای کمک به رشد سلولهای استخوانی نگهداری می شود. پس از پنج سال پیروی از بالینی-} ، زمان بهبودی بیمار پس از عمل 30 ٪ کاهش یافت و میزان شل شدن پروتز از 5 ٪ به 0.5 ٪ کاهش یافت.