Problemas con las formas tradicionales de hacer cosas
Casting, forying y procesamiento mecánico son algunas de las formas tradicionales de hacer cosas que no funcionan bien para hacer piezas complicadas. La técnica de fundición puede hacer piezas con geometrías complicadas, pero fallas como la porosidad y la contracción son comunes durante todo el proceso de fundición. Estos defectos pueden reducir la calidad y el rendimiento de las piezas. Además, para algunas partes que tienen estructuras y paredes internas complicadas que son muy diferentes en grosor, es difícil asegurarse de que el metal fundido los llene de manera uniforme durante el proceso de fundición, lo que conduce a una alta tasa de desecho. La tecnología de forjado puede hacer que los materiales metálicos sean más fuertes y más difíciles, pero es difícil hacer piezas con estructuras internas complicadas. La mayoría de las veces, solo se usa para hacer espacios en blanco con formas simples que necesitarán mucho procesamiento mecánico en el futuro. El corte, la fresación y otros procesos se utilizan en el procesamiento mecánico para formar materias primas en la forma deseada. Pero para algunas partes con superficies complicadas, cavidades internas o estructuras desiguales, el procesamiento es muy duro y, a menudo, incluso imposible.
La idea básica detrás de la impresión 3D de metal para hacer diseños complicados
La idea detrás de la impresión 3D de metal, a veces llamada fabricación aditiva, es un apilamiento discreto. Emplea el software de diseño asistido por computadora (}}} para hacer capas y cortes en el modelo 3D, que crea un conjunto de perfiles seccionales -}. Luego, en base a esta información de perfil seccional de la cruz -, las máquinas de impresión 3D de metal emplean vigas de energía -, incluidos láseres y vigas de electrones, para derretir y apilar el polvo de metal o la capa de alambre por capa. Esto hace tres - partes sólidas dimensionales.
Esta forma de hacer las cosas Capa por capa facilita que la impresión 3D de metal haga formas complicadas que son difíciles de hacer con otros métodos. Por ejemplo, puede hacer piezas con cámaras interiores, vías de flujo complicadas, superficies desiguales y arquitecturas que son topológicamente óptimas. Al imprimir, los materiales metálicos se colocan precisamente dónde deben estar, sin preocuparse por las restricciones de los métodos tradicionales como la fabricación de moho y el corte. Esto les da a los diseñadores mucha más libertad cuando se trata de diseñar componentes.
Situaciones en el negocio energético donde se utiliza un diseño de componentes complicados
Partes de una turbina de gas
Las turbinas de gas son herramientas muy importantes en el negocio de la energía porque qué tan bien funcionan determina cuán eficientemente se genera y se usa la potencia. Las turbinas de gas tienen cuchillas de turbina que tienen que funcionar en presión - {}} muy alta y muy rápida - configuraciones giratorias. Los métodos de fabricación tradicionales tienen dificultades para satisfacer las necesidades de diseño de sus complicados canales de enfriamiento y estructuras optimizadas. La tecnología de impresión 3D de metal se puede usar para hacer palas de turbina con geometrías huecas internas complicadas. Es posible hacer estas cuchillas con pequeños canales de enfriamiento dentro de ellas. Esto permite que el aire de enfriamiento se extienda de manera más uniforme sobre la superficie de la cuchilla, lo que reduce la temperatura a la que funcionan las cuchillas y las hace durar más y funcionan mejor. Al mismo tiempo, la impresión 3D también puede ayudar a mejorar las formas de la cuchilla aplicando conceptos biomiméticos para construir estructuras de superficie de cuchillas. Esto puede hacer que las turbinas de gas funcionen mejor al reducir la resistencia al flujo de aire.
Partes de la energía nuclear
Algunas partes importantes en la energía nuclear deben funcionar de manera confiable durante mucho tiempo en condiciones con altas temperaturas, altas presiones y una fuerte radiación. Esto pone mucho estrés en la estructura y el rendimiento de las piezas. Por ejemplo, el revestimiento de combustible y los mecanismos de accionamiento de la barra de control en los reactores nucleares deben formarse y construir de cierta manera para asegurarse de que las reacciones nucleares funcionen de manera segura y eficiente. La tecnología de impresión 3D de metal puede hacer piezas nucleares con estructuras internas complicadas y tratamientos superficiales específicos. Mejorar el diseño estructural de las piezas puede hacerlas más estables y resistentes a la corrosión en situaciones con radiación. Al mismo tiempo, la impresión 3D puede hacer que las piezas sean más ligeras, hacer que los reactores nucleares sean más pequeños y más ligeros, y hacer que los sistemas de energía nuclear funcionen mejor en general.
Piezas para hacer electricidad térmica solar
La generación de energía térmica solar es una forma de usar energía solar para fabricar energía térmica, que posteriormente se convierte en energía eléctrica. El colector es una de las partes más importantes de los sistemas de generación de energía térmica solar, y su diseño tiene un impacto directo en qué tan bien se recolecta la energía solar. Debido a cómo se hacen, los diseños de colección tradicionales con frecuencia no pueden tener estructuras o diseños ópticos sofisticados que funcionen bien para intercambiar calor. La impresión 3D de metal puede hacer piezas para coleccionistas con superficies complicadas y microestructuras. Estas piezas pueden enfocar mejor la luz solar y facilitar la cosecha de energía solar . 3 D La impresión también puede hacer que los canales de intercambio de calor del coleccionista sean más eficientes, lo que mejora el rendimiento general del sistema.
Los beneficios de la impresión 3D de metal para hacer diseños complicados
Mucha libertad en el diseño
La impresión 3D de metal permite a los diseñadores usar su imaginación para crear estructuras de componentes más complicadas y óptimas porque no limita la forma y la estructura de componentes como la fabricación tradicional . 3 D La tecnología de impresión hace que sea fácil crear cámaras interiores, rutas de flujo complicadas y superficies irregulares. Este tipo de libertad de diseño permite que el negocio de la energía cree un equipo que use menos energía, funcione mejor y es mejor para el medio ambiente.
Reducir el tiempo que se necesita para hacer I + D
En la fabricación tradicional, hacer piezas complejas lleva mucho tiempo porque tiene que diseñar moldes y luego pasar por un montón de pasos aburridos como hacer los moldes, probarlos y cambiarlos. Esto hace que el ciclo de investigación y desarrollo sea largo. La técnica de impresión 3D de metal no necesita moldes y puede hacer prototipos de piezas directamente a partir de modelos de diseño. Los diseñadores pueden hacer cambios y mejoras en las piezas varias veces en poco tiempo. Esto reduce el tiempo que lleva hacer investigaciones y desarrollo y acelera el lanzamiento de nuevos productos.
Reducir los costos de hacer las cosas
El equipo de impresión 3D de metal cuesta mucho para comprar al principio, pero puede ahorrar dinero en materiales y procesos de procesamiento, y también puede disminuir el costo de hacer piezas complicadas. Al hacer piezas complicadas utilizando métodos tradicionales, se deben cortar muchas materias primas, que desperdicia materiales. Al apilar materiales de capa por capa, la tecnología de impresión 3D hace un mejor uso de materiales . 3 D La impresión también puede hacer pequeños lotes y artículos personalizados, lo que ayuda a evitar la tensión de tener demasiado inventario y la posibilidad de mayores costos que vienen con una gran producción tradicional de escala -}}.
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