¿Son las carcasas de los ventiladores industriales y los cuerpos de la bomba adecuados para la impresión 3D de metal?

一, Adaptabilidad técnica: cómo la impresión 3D de metal puede surgir los problemas que surgen en la producción tradicional
1. Moldado de formas complicadas de una vez
Los ventiladores y las carcasas de la bomba a menudo necesitan formas complicadas, como construidas - en canales de flujo, disipadores de calor e interfaces de instalación. Las tecnologías tradicionales necesitan fabricación y ensamblaje modulares, peroimpresión 3D de metal(como la tecnología SLM de fusión láser selectiva) puede proporcionar un moldeo integrado de canales de flujo internos y capas externas a través de un solo proceso de impresión. Por ejemplo, después de imprimir 3D la carcasa de la bomba de enfriamiento para una planta de energía nuclear, el sistema de canal de flujo que solía necesitar 12 partes se combinó en una parte. Esto redujo el peso en un 40% y la resistencia del líquido en un 15%, y también eliminó el riesgo de concentración de estrés que viene con los métodos de soldadura tradicionales.
2. Mejora del rendimiento de los materiales
La carcasa necesita poder resistir la corrosión, las altas temperaturas y mucha presión en un entorno industrial. La impresión 3D de metal puede emplear materiales de rendimiento - que incluyen acero inoxidable, níquel - basadas en aleaciones y aleaciones de titanio. También puede aumentar el rendimiento y refinar los granos controlando los parámetros del proceso. La resistencia a la tracción de las piezas impresas hechas de Inconel 718, una aleación basada en níquel -, aún puede alcanzar 1000MPA a una temperatura alta de 650 grados. Esto es mucho más alto que los 800MPa de las piezas fundidas tradicionales, que es lo que necesitan los petroquímicos, las turbinas de gas y otros sectores.
3. Optimización ligera y de topología
La impresión 3D de metal puede hacer "en - conformación de la demanda" gracias al software de diseño de optimización de topología. Por ejemplo, un tipo de carcasa de ventiladores utiliza una estructura de celosía para ocupar el área que no necesita soportar el peso. Esto reduce el peso en un 35% mientras mantiene la rigidez. El modelado de la dinámica de fluidos también ayuda a mejorar la estructura del canal de disipación de calor, lo que reduce la temperatura de trabajo del equipo en 8 grados y aumenta su eficiencia energética en un 5%.
4. iteración rápida y hacer cosas a orden
Por lo general, tarda de 3 a 6 meses en hacer un molde, pero la impresión 3D de metal puede hacerlo en solo 48 a 72 horas, desde el diseño hasta la muestra. Una determinada compañía que fabrica bombas y válvulas ha reducido el tiempo que se necesita para hacer que el caparazón de una nueva bomba de desalinización de agua de mar de 90 días a 21 días utilizando tecnología de impresión 3D. También han podido personalizar rápidamente diferentes especificaciones del cuerpo de la bomba para satisfacer las necesidades de las plataformas en alta mar y otras situaciones.
2, Análisis de un caso típico: el camino práctico desde el laboratorio hasta la industrialización
Caso 1: Un gran paso adelante para hacer que las carcasas de la bomba principal de energía nuclear sin moho
Southern Additive Technology utiliza una impresión 3D de metal de servicio pesada - para hacer la carcasa de la bomba principal para una central nuclear que producirá un millón de kilovatios de electricidad. La antigua forma de hacer las cosas requiere 180 toneladas de lingotes de acero y los pasa a través de varios pasos de forja y tratamiento térmico, que pueden llevar hasta seis meses . 3 D La impresión, por otro lado, hace piezas de 50 toneladas directamente con una máquina, reduciendo el tiempo del ciclo a 50 días y aumentando el uso de materiales de 15% a 95%. Las piezas impresas pasaron pruebas para resistencia a la tracción, resistencia al impacto y otras medidas. Fueron mejores que las paredes y cumplieron con las especificaciones para el equipo de nivel uno de seguridad nuclear.
La revolución de la "fabricación inteligente" de las bombas de propulsión de barcos es el caso 2: el equipo de la Universidad de Ciencia y el Método de Huazhong creó el método de impresión 3D "Micro Casting Forging", lo que efectivamente hace que la carcasa de un gran saliente de avión de bombas de barco combine procesos de fundición y forja de metal. Esta tecnología va más allá de los problemas que tienen los métodos estándar con el tamaño del equipo. Hace componentes un 30% más fuertes, aumenta la precisión de la producción de 0.5 mm a 0.1 mm, y elimina todos los defectos como los poros y las grietas. En este momento, las tecnologías relevantes se han utilizado en portaaviones nacionales, portaaviones de GNL y otros equipos nacionales importantes.
Caso 3: "Personalización rápida" de bombas para perforación de aceite
Master Drilling, una compañía sudafricana que fabrica equipos mineros, necesita reparar rápidamente los engranajes planetarios establecidos en el equipo solar en la plataforma de perforación. Una técnica de lanzamiento estándar tardaría tres meses en entregarse. Con el sistema de impresión 3D Studio 3D de escritorio, la impresión, el desengrasamiento, la sinterización y el tratamiento térmico de los engranajes se pueden hacer en solo tres semanas utilizando tecnología de polvo de metal que se rocía pegado. La dureza de la superficie del engranaje sube a 64 hrc después de la nitruración plasmática, que es mucho más difícil que las 45 hrc de partes que se forjan de la manera habitual. El costo disminuye en un 60% y el tiempo de entrega disminuye en un 80% al mismo tiempo.
3, tendencias y problemas en la industria: desde la validación de la tecnología hasta el uso de ella a gran escala
1. Crecimiento del sistema material
En este momento, los materiales de impresión 3D de metal incluyen materiales industriales comunes que incluyen acero inoxidable, aleaciones de aluminio, aleaciones de titanio, aleaciones basadas en níquel -} y más. Lentamente agregan nuevos materiales como aleaciones de entropía - y aleaciones amorfas. Por ejemplo, una empresa ha creado una aleación de entropía - para la impresión 3D que es 200% más resistente a la oxidación a una temperatura alta de 600 grados que las aleaciones de níquel estándar -. Esta aleación se puede usar en condiciones muy duras, como los discos de turbina en los motores de aviación.
2. Un gran paso adelante en Multi - Tecnología de impresión de materiales
La transición de gradiente o la impresión compuesta de múltiples materiales metálicos es posible con tecnología de deposición de energía dirigida (DED). Una boquilla de cohete, por ejemplo, tiene un canal de enfriamiento de bronce de aluminio interno y un exterior de calor resistente al calor 625 -. La conductividad térmica se mejora en un 40% y la resistencia del material alcanza 1200 MPa, lo que satisface las necesidades de protección térmica de la nave espacial. Esto se hace imprimiendo en capas y calentando el material.
3. Hacer que el sistema de control de calidad sea más consistente y mejor
La trazabilidad de calidad, el monitoreo de procesos y los métodos de prueba destructivos no - para la impresión 3D de metal están mejorando cada vez más gracias a la aparición de estándares como API 20T e ISO/ASTM 52900. Por ejemplo, una empresa ha creado un sistema de detección de falla de visión de máquina que puede encontrar problemas en tiempo real, como aglomeración de polvo de polvo y un grupo sinstable durante el proceso de impresión. Este sistema también puede mejorar la precisión del reconocimiento de defectos al 99.5%, lo que garantiza la calidad de una gran producción de escala -.
4. Precios más competitivos
El costo de comprar impresoras 3D de metal ha disminuido en más del 50% desde que Bolite y Huashu High Tech comenzaron a hacerlas en los Estados Unidos. Al mismo tiempo, la optimización del proceso de reciclaje de polvo (por ejemplo, utilizando un sistema de circulación de gas inerte) puede reducir los costos del material en un 30%. Cuando el tamaño del lote es de más de 500 piezas, el costo total de la impresión 3D pequeño y complicado carcasas del cuerpo de la bomba es casi el mismo que el de los métodos tradicionales, según los cálculos.