Aké sú typické prípady kovovej 3D tlače v ťažkých priemyselných strojoch?

1. Pohonný systém lode: revolúcia „inteligentnej výroby“ lopatiek čerpadla
Pozadie prípadu: Lodné vrtule sú hlavným zdrojom energie pre ponorky a veľké lode. Listy týchto vrtúľ musia byť schopné zvládnuť zložité podmienky kvapalín s vysokým tlakom a rýchlym prietokom. V tradičnej výrobe sa používajú veľké kovacie lisy, ale kvôli veľkosti a procesným obmedzeniam zariadenia je ťažké vyrobiť zložité povrchy a vnútorné chladiace kanály naraz.
Prelom v technológii: Tím Zhang Haiou na Huazhong University of Science and Technology vyvinul technológiu 3D tlače „Micro Casting and Forging“, ktorá kombinuje procesy odlievania a kovania kovov. Umožňuje integrovanú výrobu tryskových lopatiek čerpadiel s aditívnymi aj subtraktívnymi materiálmi prostredníctvom synchrónneho tavenia a kovania. Táto technológia napríklad skracuje čas potrebný na výrobu veľkého lodného čerpadla z 9 mesiacov na 3 mesiace. Zlepšuje tiež mechanické vlastnosti dielov o 30 %, spresňuje ich o 0,5 mm až 0,1 mm a zbavuje všetkých defektov odliatku, ako sú praskliny a póry.
Hodnota pre priemysel: Táto metóda sa pohybuje okolo veľkostných limitov veľkých kovových častí, takže lodné pohonné systémy nemusia používať 10 000-tonové kovacie zariadenia. To výrazne znižuje výrobné náklady a čas. V súčasnosti sa súvisiace technológie používajú na domácich lietadlových lodiach, obrovských lodiach na prepravu skvapalneného zemného plynu a iných národných ťažkých zariadeniach. To pomáha lodiarskemu sektoru posunúť sa smerom k inteligentnejšiemu a ekologickejšiemu.
2. „Rýchle prispôsobenie“ solárnych prevodov pre zariadenia na ťažbu ropy
Pozadie prípadu: Centrálne koleso v súprave planétového súkolesia vrtnej súpravy Master Drilling je potrebné často vymieňať, ale poskytnutie zvyčajného postupu odlievania trvá tri mesiace, čo sťažuje splnenie núdzových potrieb.
Veľký krok vpred v technológii: S 3D tlačovým systémom Desktop Metal Studio 3D môžete tlačiť, odmasťovať, spekať a tepelne upravovať ozubené kolesá len za tri týždne pomocou adhézneho nástreku technológie kovového prášku. Technika plazmovej nitridácie vytvorila povrchovú tvrdosť ozubeného kolesa 64 HRC, čo je oveľa viac ako 45 HRC kovaných dielov. Dodacia lehota sa skrátila o 80 % a náklady sa zároveň znížili o 60 %.
Hodnota pre odvetvie: Tento príklad dokazuje, že kovová 3D tlač je nákladovo-efektívnejšia a efektívnejšia pri výrobe malých sérií prispôsobených dielov pre ťažký priemysel. 3Technológia D tlače môže poskytnúť-výrobu na požiadanie, zbaviť sa nákladov na zásoby foriem a pomôcť optimalizovať iterácie dizajnu pre odvetvia s veľkými strojmi a rozsiahlymi cyklami údržby, ako je ťažba ropy a ťažba.
3. Letectvo: Nové konštrukcie raketových trysiek, ktoré používajú viac ako jeden materiál
Pozadie prípadu: Raketové pohonné systémy musia pracovať pri veľmi vysokých teplotách a tlakoch. Tradičné trysky využívajú iba jeden materiál, čo sťažuje hľadanie kompromisu medzi tepelnou odolnosťou a tepelnou vodivosťou.
Technologický prelom: InssTek a Kórejský letecký výskumný inštitút spolupracovali na vytvorení prvej raketovej trysky z viacerých materiálov na svete pomocou technológie nanášania energie (DED) (directed energy deposition). Vnútro dýzy je vyrobené z hliníkového bronzu a na milimeter sú chladiace kanály. Vonkajšia časť je vyrobená z Inconel 625, zliatiny na báze niklu-, a predlžovacie časti sú vyrobené zo zliatiny nióbu C-103. Vrstvená tlač a tepelné spracovanie umožňujú spojenie rôznych kovov bez švov. Skúšky horenia ukázali, že materiál má pevnosť 1200 MPa a tepelnú vodivosť vyššiu o 40 %.
Hodnota pre odvetvie: Multimateriálová 3D tlačtechnológia poskytuje riešenia na mieru pre letecký sektor, čím prekonáva obmedzenia štandardných postupov pri kombináciách materiálov. Napríklad spoločnosť Renishaw vyrobila kľuky na bicykle z titánovej zliatiny pre britský cyklistický tím. Tieto kľuky majú vnútornú mriežkovú štruktúru, vďaka ktorej sú o 30% ľahšie, pričom sú stále silné, čo im pomáha bojovať o olympijské medaily.
4. Energetické vybavenie: „bezplesňová{1}}výroba obrovských tlakových nádob“
Pozadie prípadu: Výroba tlakových nádob starým-spôsobom zahŕňa použitie foriem a zváranie, čo trvá dlho a môže viesť k netesnostiam. Fínska firma ANDRITZ potrebuje vyrobiť nádoby z nehrdzavejúcej ocele-odolné voči kyselinám pre chemický sektor. Nádoby by mali byť široké 900 milimetrov a vysoké 1600 milimetrov. Skúšobný tlak musí byť 111 barov, aj keď konštrukčný tlak je len 10 barov.
Technologický prelom: Pomocou technológie aditívnej výroby oblúka (WAAM) sa ako surovina používa kyselinovzdorný drôt z nehrdzavejúcej ocele a rameno robota vedie tavenie oblúka, aby sa telo nádoby vytvorilo vrstvu po vrstve. Na túto techniku ​​nepotrebujete formičky a dá sa vyrobiť aj za týždeň. Prešiel štandardným testom EN 13445-3 a má mieru využitia materiálu 98 %, čo je o 40 % viac ako pri iných metódach zvárania.
Odvetvová hodnota: Technika WAAM je vhodná na takmer{0}}sieťové tvarovanie veľkých kovových častí, čo výrazne skracuje čas výskumu a vývoja energetických zariadení. Napríklad tryska koksárenskej pece ArcelorMittal s piatimi výstupmi spája päť samostatných častí do jednej 3D tlačenej časti. Tým sa skráti čas výroby zo štyroch mesiacov na tri týždne a náklady na údržbu na polovicu.
5. Priemyselná automatizácia: 3D tlač kovov bez akýchkoľvek podporných štruktúr
Pozadie prípadu: Keď 3D tlačíte kov starým-módnym spôsobom, musíte vytvoriť podporné konštrukcie, aby sa obrobok neohýbal, čím sa však míňa množstvo materiálu a jeho konečná úprava stojí veľa peňazí.
Technologický prielom: Pracovná jednotka laserového zvárania, na ktorej spolupracovali spoločnosti KUKA a HS Automation, umožňuje „nepodporovanú tlač“ súčasným pohybom robota KR IONTEC a preklápacieho stola. Technológia napríklad dokáže tlačiť komplikované tvary s hrúbkou steny 2 milimetre pomocou nástrojov z nehrdzavejúcej ocele. To znižuje množstvo použitého materiálu o 98 % a čas potrebný na orezanie o 75 %. Môže tiež tlačiť s množstvom rôznych materiálov, ako sú zliatiny titánu a chrómniklu.
Hodnota odvetvia: Technológia tlače bez dozoru uľahčuje výrobu veľkých priemyselných dielov, najmä nástrojov, špeciálnych zariadení a iných vecí. Napríklad spoločnosť Huashu High Tech vyrobila rám elektrického motocykla z titánovej zliatiny pre Stark Future, ktorý možno tlačiť v obrovských veľkostiach (720 x 420 x 650 mm) pomocou riešení kontinuálnej aditívnej výroby (CAMS). Vďaka tomu je výroba štyrikrát efektívnejšia a náklady sa znížia o 30 %.