El problema con los métodos de producción estándar es que no pueden usar fácilmente los materiales de rendimiento -.
Es difícil para los métodos de producción tradicionales como la fundición, la forja y el mecanizado para usar materiales de rendimiento High -. La tecnología de fundición puede hacer piezas con formas complicadas, pero es propensa a fallas que incluyen segregación de componentes, porosidad y contracción durante el proceso de solidificación. Estas imperfecciones hacen que las propiedades del material sean desiguales y dificultan obtener la integración exacta de numerosos atributos. La tecnología de forja puede hacer que el metal sea más fuerte y más difícil, pero es difícil obtener la mejor combinación de estas propiedades en algunas partes que las necesitan, como las que necesitan ser fuertes y resistentes a la corrosión. El enfoque principal del procesamiento mecánico es cambiar la forma y el tamaño de las materias primas. No hace mucho para combinar las propiedades de los materiales, y puede destruir las propiedades originales de los materiales durante el procesamiento.
La idea detrás de la impresión 3D de metal es combinar materiales de una manera que los haga funcionar mejor juntos.
La fabricación aditiva es la idea detrás de la impresión 3D de metal. Construye tres - objetos dimensionales apilando capas de ingredientes metálicos uno encima del otro. Su núcleo es la capacidad de regular con precisión cómo se distribuyen los materiales y cómo se forma su microestructura, lo que hace posible combinar los materiales de rendimiento -}. Los láseres y los vigas de electrones son ejemplos de vigas de energía - que se utilizan para derretir y solidificar polvos o cables de metal capa por capa durante el proceso de impresión. Puede ajustar exactamente cómo cada capa se derrite y se endurece para satisfacer sus necesidades de diseño. Cambiar la configuración de impresión como la potencia del láser, la velocidad de escaneo, el grosor de la capa, etc., puede cambiar el tamaño del grano, la composición de fase y la microestructura de los materiales metálicos, lo que puede mejorar sus cualidades. La impresión 3D de metal también puede hacer impresión compuesta, lo que significa que puede combinar componentes de metal con cualidades variadas para satisfacer las necesidades de diseño y proporcionar un rendimiento que funcione bien con otros materiales.
Formas de usar materiales en equipos de energía que funcionan bien juntos para un buen rendimiento
Optimización de la microestructura para la integración del rendimiento
Muchas piezas en equipos de energía deben funcionar a altas temperaturas y ser fuertes y resistentes a la fluencia. Al regular la velocidad de enfriamiento y las condiciones de solidificación, la impresión 3D de metal puede mejorar el tamaño de los granos en los metales. Los granos pequeños pueden detener el movimiento de dislocación y hacer que los materiales sean más fuertes y difíciles. Al mismo tiempo, la solidificación rápida también podría ayudar a los metales a desarrollar algunas estructuras de fase únicas, incluidos los precipitados de nanoescala distribuidos. Estas fases precipitadas pueden mantenerse estables a altas temperaturas, lo que hace que el material sea más resistente a la fluencia. Por ejemplo, al hacer cuchillas de turbina para turbinas de gas, la tecnología de impresión 3D de metal puede mejorar la microestructura de los materiales utilizados para hacer las cuchillas. Esto los hace más fuertes y más resistentes a la fluencia a altas temperaturas, lo que hace que las cuchillas duren más.
Multi - La impresión compuesta de material obtiene el mejor rendimiento de cada material.
Algunas partes del equipo de energía deben tener más de una propiedad al mismo tiempo, como poder resistir la corrosión y realizar electricidad. La impresión 3D de metal puede imprimir varios materiales, haciendo impresiones compuestas que combinan componentes de metal con diferentes cualidades basadas en las necesidades de diseño. Por ejemplo, algunas partes de los equipos de energía nuclear deben poder resistir la radiación y realizar bien el calor. A través de la impresión 3D, las aleaciones resistentes de radiación - se pueden combinar con metales que realizan bien el calor. Los materiales resistentes de radiación - se utilizan en áreas importantes, y los metales que realizan bien el calor se usan en áreas que necesitan deshacerse del calor. De esta manera, ambos tipos de materiales trabajan juntos para mejorar el rendimiento. Esta tecnología de impresión compuesta de material multi - supera los límites de los procedimientos de producción típicos cuando se trata de elegir materiales y abre más opciones para una alta integración de rendimiento de elementos de equipos de energía.
La impresión de material de gradiente funcional hace posible la transición de rendimiento.
Algunas secciones de equipos de energía deben poder manejar diversas circunstancias de trabajo y necesidades de rendimiento. La impresión 3D de metal puede fabricar materiales funcionalmente graduados, lo que significa que las cualidades de los materiales pueden cambiar suavemente dentro de las piezas. Por ejemplo, en la generación de energía térmica solar, la pared interior del tubo de recolección debe poder absorber bien el calor, mientras que la pared exterior debe poder aislar bien. La tecnología de impresión 3D de metal le permite cambiar lentamente la composición y la microestructura de los materiales metálicos para satisfacer las necesidades de diseño. Esto facilita que el tubo de recolección de calor pase del calor absorbente a aislarlo de adentro hacia afuera, lo que mejora el rendimiento general del tubo.
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