چه موادی در پرینت سه بعدی هوافضا استفاده می شود؟

اکثر خریداران و مهندسان هوافضا که با آنها صحبت می‌کنیم با همین ناامیدی مواجه می‌شوند: هفته‌ها صرف تعقیب قیمت‌ها، گواهینامه‌های ناقص مواد، و قطعاتی که روی کاغذ خوب به نظر می‌رسند، اما در بررسی خستگی یا گواهینامه ناموفق هستند. تصمیم واقعی به ندرت این است که آیا می توان یک هندسه را چاپ کرد یا خیر. این همان موادی است که واقعاً تحت بارهای پرواز، چرخه‌های دما و بررسی دقیق ممیزی نگه می‌دارند-در حالی که همچنان کاهش وزن مورد نیاز برنامه را ارائه می‌کنند.

در عمل، سه خانواده فلزی بر تولید افزودنی های هوافضا مسلط هستند: آلیاژهای تیتانیوم، آلیاژهای آلومینیوم، و سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل-. تیتانیوم همچنان در تقاضای کلی پیشتاز است، به خصوص برای سخت افزار ساختاری و موتور. 3چاپ D آلیاژهای آلومینیوم به انتخابی عملی برای بسیاری از قطعات بدنه هواپیما و پهپاد تبدیل شده است که در آن هزینه و وزن بیش از مقاومت در برابر دمای شدید اهمیت دارد. سوپرآلیاژهای نیکل برای داغترین بخشهای موتور ضروری هستند. درست کردن مواد فقط نیمی از کار است. ارسال-پردازش-HIP، عملیات حرارتی، تکمیل سطح، وپرینت سه بعدی آبکاری فلز-و کار با یک سازنده / کارخانه پرینت سه بعدی فلزی توانا تعیین می کند که آیا قطعات پرینت سه بعدی فلزی تمام شده واقعاً آماده پرواز هستند یا خیر.

قطعات هوافضا باید استحکام بالایی-به عملکرد وزنی، عمر خستگی قابل اعتماد، قابلیت دما، و قابلیت ردیابی کامل داشته باشند. پودرهای فلزی بیشتر مواد مصرفی در تولید افزودنی های هوافضا را تشکیل می دهند. داده های بازار فعلی نشان می دهد که آلیاژهای تیتانیوم بیشترین سهم را به خود اختصاص داده اند و پس از آن آلیاژهای نیکل و آلیاژهای آلومینیوم قرار دارند.

سهم بازار پودرهای فلزی پرینت سه بعدی هوافضا بر اساس نوع مواد (2025)

حتی چند کیلوگرم وزن صرفه جویی در هر هواپیما به معنی صرفه جویی در مصرف سوخت در طول عمر مفید است. در عین حال، آلیاژ اشتباه یا تراکم ناقص می تواند باعث طراحی مجدد گران قیمت و صدور گواهینامه های تاخیری شود.

ما مرتباً برنامه‌ها را به تأخیر می‌اندازیم زیرا بخشی از آن اضافه وزن داشت، تخلخل غیرمنتظره‌ای نشان داد یا در بررسی گواهینامه مواد شکست خورد. هنگامی که یک طرح قفل می شود و صلاحیت ابزار یا فرآیند شروع می شود، تغییر مواد پرهزینه می شود. تطبیق آلیاژ با حالت بار و دمای واقعی-و تأیید زودهنگام مسیر کامل فرآیند-بزرگترین-تصمیم اهرمی است که اکثر تیم ها می توانند اتخاذ کنند.

آلیاژهای تیتانیوم (Ti-6Al-4V)

Ti-6Al-4V هنوز برای بسیاری از براکت‌های ساختاری، قاب‌ها و اجزای موتور با دمای نسبتاً بالا- پیش‌فرض است. نسبت استحکام به وزن، مقاومت در برابر خوردگی، و سابقه طولانی هوافضا، جایگزینی آن را در کاربردهای حیاتی دشوار می کند. هنگامی که با پارامترهای به خوبی کنترل شده چاپ می شود و به دنبال آن HIP به علاوه عملیات حرارتی انجام می شود، خواص مکانیکی به طور معمول به خواص مواد فرفورژه نزدیک می شود. داده‌های فرآیند و ویژگی‌های گسترده موجود نیز مسیر صدور گواهینامه را در مقایسه با آلیاژهای جدید ساده‌تر می‌کند.

چاپ سه بعدی آلیاژهای آلومینیوم

چاپ سه بعدی آلیاژهای آلومینیومبسیار فراتر از نمونه سازی حرکت کرده است. آلیاژهایی مانند AlSi10Mg و-اسکاندیوم با استحکام بالاتر-حاوی گریدها اکنون از تولید براکت‌های بدنه هواپیما، مبدل‌های حرارتی و ساختارهای پهپاد پشتیبانی می‌کنند. ترکیبی از چگالی کم، استحکام ویژه مناسب و هدایت حرارتی خوب، آلومینیوم را در مواقعی که مقاومت در برابر دمای شدید مورد نیاز نباشد، جذاب می کند.

آزادی طراحی مزیت واقعی است. شبکه‌های بهینه‌شده-توپولوژی و کانال‌های خنک‌کننده یکپارچه که با ماشین‌کاری یا ریخته‌گری گران یا غیرممکن است، عملی می‌شوند. هزینه مواد نیز کمتر از تیتانیوم است، که باعث بهبود وضعیت تجاری قطعات با حجم- بزرگتر یا بیشتر می شود. پنجره فرآیند به دلیل بازتاب آلومینیوم و محدوده ذوب پایین تر باریک تر بود، اما سیستم های بستر لیزری مدرن{5}}این آلیاژها را به طور مداوم مدیریت می کنند. HIP مناسب، درمان محلول و پیری بیشتر شکاف دارایی را با آهنگرهای آلومینیومی معمولی برای کاربردهایی که آلومینیوم انتخاب مناسبی است، می‌بندد.

سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل-(اینکونل)

Inconel 718 و سوپرآلیاژهای نیکل مرتبط برای سخت افزار احتراق، نازل های سوخت و سایر اجزای موتور با دمای بالا باقی می مانند. آنها قدرت و مقاومت در برابر خزش را تا 650 درجه حفظ می کنند. تولید افزودنی اجازه می دهد تا گذرگاه های خنک کننده داخلی پیچیده ای انجام شود که باعث بهبود کارایی و کاهش تعداد قطعات می شود. این آلیاژها به کنترل فرآیند سخت تری نیاز دارند و تقریباً همیشه به HIP به علاوه محلول کامل-و{7}}عملیات حرارتی برای رفع خستگی هوافضا و الزامات ریزساختاری نیاز دارند.

مقایسه ویژگی‌های مکانیکی معمولی آلیاژهای اصلی هوافضا (عملیات حرارتی-/شرایط HIP)

از آنجایی که-سطوح ساخته شده و تخلخل باقیمانده تقریباً هرگز الزامات هوافضا برای پرداخت، مقاومت در برابر خوردگی یا آب بندی را برآورده نمی کنند. پردازش{2}}پست چیزی است که یک هندسه چاپ شده را به یک جزء قابل استفاده پرینت سه بعدی فلزی تبدیل می کند.

چاپ سه بعدی آبکاری فلز

چاپ های سه بعدی آبکاری فلز چندین مشکل عملی را به طور همزمان حل می کند. نیکل الکترولس، کروم سخت یا پوشش های تخصصی هوافضا باعث بهبود خوردگی و عملکرد سایش می شوند. آنها همچنین می توانند تخلخل سطح جزئی را مهر و موم کنند و پایان یکدست تری ارائه دهند. قطعات آلومینیومی معمولاً پوشش های آنودایز یا تبدیل را دریافت می کنند. آلیاژهای تیتانیوم و نیکل اغلب بسته به کاربرد، از سیستم‌های آبکاری مناسب یا اسپری حرارتی{5}}استفاده می‌کنند.

مرسوم پست{0}مراحل پردازش

یک توالی معمولی شامل کاهش تنش، تراکم HIP، ماشینکاری CNC رابط‌های حیاتی، تکمیل سطح، عملیات حرارتی نهایی و بازرسی غیرمخرب-است. برای پرواز{2}}سخت‌افزار حیاتی، پودر کامل و قابلیت ردیابی فرآیند به‌علاوه یک بسته کامل مقاله اول-قابل مذاکره نیست. نادیده گرفتن-هر یک از این مراحل یکی از رایج‌ترین دلایلی است که قطعات چاپ شده در مراحل بعدی رد می‌شوند.

یکی از مشتریان اخیراً با یک مجموعه براکت آلومینیومی ریخته‌گری به ما مراجعه کرد که هم اضافه وزن داشت و هم توسط ابزار سنتی محدود شده بود. بارها متوسط ​​بودند، مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز بود و برنامه نیاز به یک مسیر روشن به سمت حجم های بالاتر داشت.

ما این قطعه را برای تولید افزودنی با استفاده از آلیاژ آلومینیوم درجه هوافضا، با بهینه‌سازی توپولوژی و ویژگی‌های شبکه داخلی طراحی کردیم. پس از چاپ{2}}پودر لیزری، اجزاء از طریق HIP، CNC تکمیل سطوح جفت و یک سیستم آبکاری محافظ عبور کردند. قطعات تمام شده کاهش جرم واضحی را در برابر ریخته‌گری اصلی در حالی که اهداف استحکام و خستگی را برآورده می‌کنند، ارائه می‌کنند. زمان انجماد طراحی تا اولین سخت افزار کاربردی به میزان قابل توجهی کاهش یافت و همان فرآیند به تولید سری های کوچک-بدون تغییرات عمده تبدیل شد. در این مورد، پرینت سه بعدی آلیاژهای آلومینیوم همراه با تکمیل و آبکاری مناسب مشکلات فنی و تجاری را حل کرد.

انتخاب مواد به تنهایی یک قطعه قابل استفاده را تضمین نمی کند. سیستم کنترل فرآیند و کیفیت تأمین‌کننده تصمیم می‌گیرد که آیا جزء چاپ شده واقعاً در خدمت کار خواهد کرد یا خیر.

الزامات صدور گواهینامه

به دنبال سیستم های AS9100 (یا مشابه)، قابلیت ردیابی کامل مواد و تجربه ثابت شده با آلیاژهای خاص مورد نیاز خود باشید. فرآیند-شرایط خاص برای پودر-همجوشی بستر آلیاژهای تیتانیوم، آلومینیوم یا نیکل اطمینان بیشتری را ایجاد می‌کند. برای کارهای مهم پرواز، توانایی ارائه گزارشات کامل آزمایش مواد، سوابق پارامترها و نتایج NDT ضروری است.

قابلیت از نمونه اولیه تا تولید

یک تولیدکننده/کارخانه پرینت سه بعدی فلزی قابل اعتماد باید از نمونه سازی سریع، طراحی-برای-بازخورد افزودنی، و سپس حجم تولید ثابت پشتیبانی کند. در مورد ظرفیت دستگاه، کنترل کیفیت پودر و روش‌های بازیافت، در{4}}در خانه یا پس از مدیریت دقیق{5} پردازش، و تجربه ارائه عمده‌فروشی قطعات فلزی پرینت سه بعدی بپرسید. تامین کنندگان بهتر همچنین به بررسی تفاوت های عملی بین پنجره های فرآیند DMLS و SLM برای یک آلیاژ و هندسه معین کمک می کنند.

اگر همچنان گواهی‌های ناقص و ادعاهای متضاد مواد را مقایسه می‌کنید، نقشه یا مدل CAD را همراه با نیازهای بار، دما و حجم برای ما ارسال کنید. ما مواد مناسب درجه هوافضا را برای پرینت سه بعدی توصیه می‌کنیم، روند کامل و مسیر{2}پس از پردازش (از جمله گزینه‌های آبکاری در صورت لزوم) را ترسیم می‌کنیم و یک نقل قول واضح با زمان‌های انجام واقعی ارائه می‌کنیم. این که آیا شما به نمونه های اولیه کاربردی نیاز دارید یا راهی برای فروش عمده قطعات فلزی پرینت شده سه بعدی، گام بعدی یک بحث فنی مستقیم به جای دور دیگری از مقایسه تامین کنندگان است.