Dopyt po ľahkých, vysokovýkonných a sofistikovaných konštrukčných komponentoch v leteckom a kozmickom sektore každým dňom rastie s pokrokom v technológii. Zatiaľ čo vzostup technológie 3D tlače priniesol radikálne zlepšenia do leteckého výrobného sektora, konvenčné výrobné techniky majú niekedy v týchto sektoroch značné obmedzenia. Medzi nimi bol pokrok technológie 3D tlače v letectve značne uľahčený štúdiom a vývojom vylepšených kovových práškov.
3D tlač, niekedy označovaná ako technológia aditívnej výroby, je technika na akumuláciu materiálu vrstva po vrstve na vytváranie trojrozmerných predmetov. Technológia 3D tlače sa môže pochváliť lepším využitím materiálu, rýchlejšími výrobnými cyklami a väčšou voľnosťou v dizajne ako konvenčná subtraktívna výroba alebo rovnaké alternatívy výroby materiálov. Technológia 3D tlače sa vo veľkej miere používa v oblastiach letectva, vrátane ľahkej výroby, optimalizácie komponentov motora, výroby dronov a výroby komponentov lietadiel.
Najmä v leteckom a kozmickom priemysle, kde sú pomerne vysoké požiadavky na výkonnosť kovového prášku, je kovový prášok kľúčovou surovinou pre technológiu 3D tlače. Kovové prášky vysokej kvality vyžadujú vlastnosti vrátane dobrej sférickosti, tekutosti, vhodnej distribúcie veľkosti častíc a vysokej čistoty. Tieto vlastnosti priamo ovplyvňujú kvalitu a výkon 3D tlačeného tovaru, takže vývoj vylepšených kovových práškov sa stal hlavnou hnacou silou zlepšovania technológie leteckej 3D tlače.
Dve často používané techniky prípravy pri štúdiu a vývoji kovových práškov sú vákuová indukčná metóda atomizácie argónu (VIGA) a metóda plazmovej rotačnej elektródy (PREP). Metódou PREP je možné pripraviť kovové prášky s vysokou sféricitou, hladkým povrchom, úzkou distribúciou veľkosti častíc prášku a dobrou tekutosťou, čo má jedinečné výhody v oblasti 3D tlače; metóda VIGA má vysoký výťažok jemného prášku, ale problémy s dutým práškom a satelitným práškom. Vývoj a aktualizácia novej generácie práškovej technológie a zariadenia na atomizáciu plazmovými rotačnými elektródami pomôže zvýšiť výťažnosť jemného prášku a efektivitu výroby, čím sa zvýši kvalita prášku PREP.
Okrem zlepšenia techniky prípravy je výkon kovového prášku do značnej miery ovplyvnený jeho čistotou. Pre konkrétne použitie, ako je letecký priemysel, majú spotrebitelia celkom presné normy pre čistotu kovového prášku. Obsah kyslíka v prášku zliatiny titánu je {{0}}.007 % až 0.013 %; obsah kyslíka v prášku vysokoteplotnej zliatiny je potrebné regulovať medzi 0,006 % a 0,018 %; a obsah kyslíka v prášku z nehrdzavejúcej ocele je 0,010 % až 0,025 %. Tieto prísne kritériá čistoty zaručujú dôležité ukazovatele, ako je mechanická pevnosť 3D tlačených predmetov, odolnosť proti korózii a výkon pri vysokej teplote.
Letecká 3D tlač tiež do značnej miery závisí od distribúcie veľkosti častíc kovového prášku. rôzne techniky 3D tlače a metódy tvarovania vyžadujú rôzne kritériá distribúcie veľkosti častíc prášku. Pre kovovú 3D tlač je v súčasnosti najčastejšie používaný rozsah veľkosti častíc prášku 15–150 μm. Tlačiarne pracujúce na laseroch ako zdrojoch energie sú vďaka svojmu jemnému zaostrenému bodu a jednoduchému taveniu jemného prášku vhodné na použitie práškov v rozsahu od 15 do 53 μm; Tlačiarne využívajúce elektrónové lúče ako zdroje energie majú o niečo hrubšie zaostrené svetelné body, takže sú vhodnejšie na tavenie hrubých práškov a na použitie práškov v rozsahu od 53 do 105 μm. prášok s veľkosťou častíc 105–150 μm sa môže použiť pre tlačiarne s koaxiálnym podávaním prášku.
Ďalším rozhodujúcim faktorom tekutosti kovového prášku je jeho sféricita. Všeobecne povedané, tekutosť práškových častíc je tým lepšia, čím vyššia je ich sféricita. Aby sa zaručila bezchybná distribúcia a podávanie prášku počas tlače, 3D tlač kovového prášku potrebuje sférickosť viac ako 98%. Hlavnými prípravnými technikami pre vysokokvalitné 3D tlačené kovové prášky sú aerosólové techniky a techniky rotujúcich elektród; takže tvar prášku vyrobený týmito dvoma procesmi je v podstate sférický, čo spĺňa vysoké kritériá 3D tlače.
Okrem pokrokovej leteckej technológie 3D tlače podporuje výskum a vývoj nových kovových práškov inováciu a vývoj technológie práškovej metalurgie. Pomocou techník vrátane lisovania a spekania kovových práškov je prášková metalurgia sofistikovanou metódou spracovania materiálov na výrobu rôznych dielov. Letecká prášková metalurgia sa vo veľkej miere používa na výrobu ľahkých konštrukcií a zložitých tvarovaných komponentov. Technológia práškovej metalurgie sa ďalej rozvíjala a zdokonaľovala s príchodom technológie 3D tlače, čím sa vytvorila kompozitná výrobná technológia „3D tlač + prášková metalurgia“.
Jednou z nových techník kombinujúcich 3D tlač a technológie práškovej metalurgie je tlač vytláčaním prášku (PEP). Najprv dôsledným zmiešaním kovových/keramických práškov s organickými spojivami na výrobu peliet, táto technika ich potom formuje pomocou 3D tlačiarne, odstraňuje spojivá z vyrobených polotovarov a nakoniec ich zahusťuje spekaním, aby sa vyrobil tovar s konzistentným a vynikajúcim výkonom. Okrem prípravy bez foriem, technológia PEP zvyšuje kapacitu spracovania vysoko obtiažnych a veľmi zložitých komponentov, čím ponúka efektívnejšie a flexibilnejšie výrobné riešenie pre letecký sektor.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-optimizes-fluid-manifolds.html