Princípy a klasifikácia technológie 3D tlače kovov
Vrstva po vrstve stohovanie kovových práškov alebo drôtov, kovové 3D tlačové technológie menia CAD modely na skutočné modely. Direct Metal Laser Sintering (DMLS), prvý patent na 3D tlač kovov, získala v 90. rokoch spoločnosť EOS Germany. Tieto štyri techniky – fúzia práškového lôžka, striekanie lepidla, priame nanášanie energie a vytláčanie materiálu – väčšinou definujú kovovú 3D tlač takú, aká je teraz.
DMLS, selektívne tavenie laserom (SLM) a tavenie elektrónovým lúčom (EBM) spolu tvoria fúziu práškového lôžka. Tieto technológie vrstvené konštrukcie využívajúce laserové alebo elektrónové lúče, tavenie kovového prášku. Zatiaľ čo EBM dokáže vyrobiť takmer akýkoľvek geometrický tvar s veľkou presnosťou, vrátane náročných na opracovanie materiálov, ako sú zliatiny titánu a niklové vysokoteplotné zliatiny, DMLS možno použiť na stavbu predmetov z takmer akejkoľvek kovovej zliatiny, SLM generuje tlačené objekty, ktoré sú dosť husté a pevné. .
Použitie atramentovej tlačiarne na nakvapkanie lepidla na kovové práškové lôžko, striekanie lepidla, ako je multijet fusion (MJF) a striekanie nanočastíc (NPJ-postupne stuhne prášok vrstvu po vrstve, čím sa vytvorí celý produkt. Týmto spôsobom možno vyrobiť väčšie diely , ktorý môže bežať pri izbovej teplote bez potreby nosných konštrukcií.
Priame nanášanie energie zahŕňa nanášanie laserového materiálu (LMD), výrobu aditív v oblúku (WAAM) a priame nanášanie kovov (DED). Tieto metódy vytláčajú kovový prášok alebo drôt a okamžite ho aplikujú na vysokoenergetický náraz, tavenie a stavbu vrstvu po vrstve. Zatiaľ čo LMD dokáže efektívne využívať materiály na dosiahnutie vysokohustotnej a vysoko mechanickej tlače, DED dokáže obnoviť rozbité kovové časti a pridať nové komponenty.
Použitie polymérových vlákien alebo drôtov impregnovaných malými kovovými časticami na potlačenie vrstvy po vrstve a následné roztavenie kovových častíc na pevný kov odmasťovaním a spekaním, vytláčanie materiálu, ako je modelovanie taveného nanášania (FDM) a výroba poistiek (FFF - umožňuje toto).
Kovová 3D tlač aplikovaná v ľahkom prevedení
Technológia kovovej 3D tlače, ktorá je väčšinou zastúpená v nasledujúcich funkciách, má veľké výhody v ľahkej konštrukcii leteckých dielov.
Návrh konštrukčnej optimalizácie: Komplexné geometrické tvary dielov, vrátane dutých priehradových konštrukcií, dutých sendvičových/tenkostenných vystužených konštrukcií, integrovaných štruktúr a topologicky optimalizovaných štruktúr, je možné priamo vyrobiť kovovou 3D tlačou. Tieto konštrukčné formy znižujú spotrebu materiálu a zároveň zachovávajú alebo zvyšujú štrukturálnu pevnosť, čím sa dosahuje ľahký dizajn.
Dutá sendvičová/tenkostenná vystužená konštrukcia, ktorá pozostáva z tenkých panelov a hrubých jadier, dokáže rozložiť vonkajšie namáhanie, zvýšiť ohybovú tuhosť a pevnosť a ušetriť hmotnosť.
Konštrukcia prázdnej mriežky: Pevnosť, tuhosť a húževnatosť je možné vyvážiť zmenou relatívnej hustoty a usporiadania jednotkových buniek mriežky, čím sa zníži hmotnosť o viac ako 70 %.
Štruktúrované holisticky Štruktúra optimalizácie topológie: Použitie matematických metód na nájdenie optimálneho konštrukčného návrhu, zmenou vnútornej štruktúry objektu, minimalizovaním spotreby materiálu pri zachovaní pevnosti konštrukcie. Zlúčte niekoľko dielov do jednej entity, čím sa zníži počet spojovacích štruktúr, ako sú príruby a zvary, zjednoduší sa proces montáže a optimalizuje sa funkčný dizajn.
Zlepšenie výkonu a výber materiálov: Použitie v leteckom a kozmickom priemysle by sa hodilo pre rôzne ľahké kovové zliatiny, vrátane zliatin titánu a hliníka, ktoré majú vysokú pevnosť a nízku hustotu, a preto sú celkom vhodné pre technológiu kovovej 3D tlače. Ďalej sú vylepšené mechanické vlastnosti a odolnosť materiálov pomocou optimálnych parametrov tlače a techník tepelného spracovania.
rýchle prototypovanie a opravy: Rýchla výroba prototypových dielov umožnená technológiou kovovej 3D tlače pomáha dizajnérom potvrdiť nové nápady na dizajn. Zároveň dokáže skrátiť cykly opráv, znížiť výrobné náklady, dosiahnuť rýchlu výrobu komponentov a presnú opravu poškodených dielov.
Špecifické aplikačné situácie
Pomocou technológie kovovej 3D tlače môžu napríklad letecké motory vyrábať zložité konštrukčné komponenty vrátane spaľovacích komôr a lopatiek turbín. Tieto komponenty boli vylepšené tak, aby mali nižšiu spotrebu materiálu a zároveň zvýšili výkon a odolnosť. Ďalej dosiahnuteľné s dôležitými dielmi vrátane podvozku a držiakov lietadla. Tieto komponenty majú nielen nízku hmotnosť, ale aj zvyšujú nosnosť a životnosť pomocou konštrukčnej optimalizácie. Technológia kovovej 3D tlače môže tiež minimalizovať výrobné náklady, zjednodušiť výrobné techniky a znížiť montážne štruktúry a zložitosť.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-exchanger.html