چگونه چاپ سه بعدی فلزی می تواند طراحی سبک وزن قطعات هواپیما را به حداکثر برساند؟

اصول و طبقه بندی فناوری چاپ سه بعدی فلزی
با استفاده از لایه به لایه پودر فلزی یا سیم ، فن آوری های چاپ سه بعدی فلزی مدل های CAD را به مدل های واقعی تبدیل می کنند. لیزر فلزی مستقیم (DMLS) ، اولین ثبت اختراع چاپی سه بعدی فلزی ، در دهه 1990 توسط EOS آلمان به دست آمد. این چهار تکنیک پودر بستر ، سمپاشی چسب ، رسوب انرژی مستقیم و اکستروژن مواد به طور کلی چاپ سه بعدی فلزی را همانطور که اکنون است تعریف می کند.
DMLS، ذوب لیزری انتخابی (SLM) و ذوب پرتو الکترونی (EBM) با هم همجوشی بستر پودر را تشکیل می دهند. این فناوری‌ها لایه به لایه ساختارهایی با استفاده از پرتوهای لیزر یا الکترونی دارند و پودر فلز را ذوب می‌کنند. در حالی که EBM می‌تواند تقریباً هر شکل هندسی را با دقت زیادی تولید کند، از جمله چالش‌برانگیز کردن مواد ماشین‌آلات مانند آلیاژهای تیتانیوم و آلیاژهای نیکل با دمای بالا، DMLS می‌تواند برای ساخت اشیاء از تقریباً هر آلیاژ فلزی استفاده شود، SLM اشیاء چاپی را تولید می‌کند که کاملاً متراکم و قوی هستند. .
استفاده از جوهر افشان برای انداختن چسب بر روی بستر پودر فلزی، پاشش چسب مانند چند جت فیوژن (MJF) و پاشش نانوذرات (NPJ-به تدریج لایه به لایه پودر را جامد می کند، بنابراین کل محصول تولید می شود. با این روش می توان قطعات بزرگتری تولید کرد. ، که می تواند در دمای اتاق بدون نیاز به سازه های نگهدارنده اجرا شود.
رسوب مستقیم انرژی شامل رسوب مواد لیزری (LMD)، ساخت افزودنی قوس (WAAM) و رسوب مستقیم فلزات (DED) است. این روش ها پودر یا سیم فلز را اکسترود می کنند و فوراً آن را روی ضربه پر انرژی، ذوب و ساخت لایه به لایه اعمال می کنند. در حالی که LMD می تواند به طور موثر از مواد برای انجام چاپ با چگالی بالا و عملکرد مکانیکی بالا استفاده کند، DED می تواند قطعات فلزی شکسته را بازیابی کرده و اجزای جدیدی را اضافه کند.
با استفاده از رشته های پلیمری یا سیم های آغشته به ذرات فلزی کوچک برای چاپ لایه به صورت لایه ای ، و متعاقباً ذرات فلزی را با روشهای خنثی سازی و پخت و پز ، اکستروژن مواد مانند مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) و ساخت فیوز (FFF-FOSES برای آن ذوب می کند. این).
چاپ سه بعدی فلزی در طراحی سبک وزن استفاده می شود
عمدتاً در ویژگی های زیر نشان داده شده است، فناوری چاپ سه بعدی فلزی مزایای زیادی در طراحی سبک وزن قطعات هوانوردی دارد.
طراحی بهینه سازی سازه: اشکال هندسی پیچیده قطعات، از جمله ساختارهای شبکه توخالی، سازه های تقویت شده با دیواره نازک ساندویچی توخالی، سازه های یکپارچه و سازه های بهینه شده با توپولوژی را می توان به طور مستقیم با چاپ سه بعدی فلزی تولید کرد. این فرم‌های ساختاری استفاده از مواد را کاهش می‌دهند و در عین حال استحکام ساختاری را حفظ یا افزایش می‌دهند و از این رو به طراحی سبک وزن می‌رسند.
با استفاده از پانل های نازک و هسته های ضخیم ، ساندویچ توخالی/ساخت و سازهای تقویت شده با دیوار نازک می تواند تنش های خارجی را توزیع کند ، سفتی و استحکام خمش را افزایش داده و وزن خود را ذخیره کند.
ساخت شبکه خالی: می توان با تغییر چگالی نسبی و چیدمان سلول واحد شبکه ، قدرت ، سفتی و سختی را متعادل کرد ، بنابراین وزن را بیش از 70 ٪ کاهش می دهد.
ساختار ساختار بهینه سازی توپولوژی کاملاً ساخت یافته: استفاده از روشهای ریاضی برای یافتن طراحی ساختاری بهینه ، با تغییر ساختار داخلی جسم ، به حداقل رساندن استفاده از مواد در حالی که قدرت ساختاری را به حداقل می رساند. چندین قسمت را در یک موجودیت ادغام کنید ، بنابراین ساختار اتصال از جمله فلنج ها و جوش ها ، ساده سازی فرایند مونتاژ و بهینه سازی طراحی عملکردی.
بهبود عملکرد و انتخاب مواد: کاربردهای هوافضا برای انواع آلیاژهای فلزی سبک وزن، از جمله آلیاژهای تیتانیوم و آلیاژهای آلومینیوم که دارای استحکام بالا و چگالی کم هستند و بنابراین برای فناوری چاپ سه بعدی فلز کاملاً مناسب هستند، مناسب است. علاوه بر این، کیفیت مکانیکی و دوام مواد با استفاده از پارامترهای چاپ بهینه و تکنیک‌های عملیات حرارتی افزایش می‌یابد.
نمونه سازی و تعمیر سریع: ساخت سریع قطعات نمونه اولیه که با فناوری چاپ سه بعدی فلزی امکان پذیر شده است به طراحان کمک می کند تا ایده های جدید طراحی را تأیید کنند. به طور همزمان، همچنین می تواند چرخه های تعمیر را کوتاه کند، هزینه های تولید را کاهش دهد، به تولید سریع قطعات و تعمیر دقیق قطعات آسیب دیده دست یابد.
موقعیت های کاربردی خاص
برای مثال، با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی فلزی، موتورهای هواپیما می توانند اجزای ساختاری پیچیده ای از جمله محفظه های احتراق و پره های توربین تولید کنند. این اجزا برای کاهش مصرف مواد و در عین حال افزایش عملکرد و دوام، تصفیه شده اند. علاوه بر این، با قطعات مهم از جمله ارابه فرود و براکت های هواپیما قابل دستیابی است. این اجزا نه تنها وزن سبکی دارند، بلکه با بهینه سازی طراحی سازه، ظرفیت باربری و دوام را نیز افزایش می دهند. فناوری پرینت سه بعدی فلزی همچنین می تواند هزینه های تولید را به حداقل برساند، تکنیک های تولید را ساده کند و ساختار مونتاژ و پیچیدگی را کاهش دهد.

https: //www.china -3 dprinting.com/metal -3 d-printing/metal {3}} d-printing-compact-eeat-exchanger.html