1, Principio técnico: Formación de modo libre de estructuras complejas a través de la eliminación acumulativa de capas.
La esencia de la impresión 3D de metal es dividir un modelo digital 3D en cientos a miles de capas seccionales 2D Cross - e implementar una solidificación selectiva o derretimiento y solidificación mediante el uso de -} Vigón de energía (láser o haz de electrones agregando o en polvo de metal de sencillo una capa en un momento, o un cable metálico, generando una parte sólida. Fabricación de sustractivos convencional (giro, fresado y molienda) e igualdad de fabricación de materiales (fundido, falsificado y soldado) para ofrecer tres ventajas tecnológicas clave:
Fabricación sin moho: puede fabricar pequeños lotes de piezas directamente y probar la producción en masa de piezas, y no se necesita ningún moho. El ciclo de fabricación de moho en la industria tradicional puede acortarse de unos pocos meses a unos pocos días. ¡El costo se redujo en más del 80%! Por ejemplo, una cierta compañía de motores de aviación utiliza la tecnología SLM para producir una cuchilla de aleación de titanio, lo que reduce el costo de moho de 1.2 millones de yuanes a cero y acorta el ciclo de investigación y desarrollo en un 65%.
El moldeo de un paso en la estructura compleja: puede fabricar estructuras complejas como red, canales de enfriamiento conformes, estructuras de reducción de optimización de topología, el método tradicional podría ser incapaz de hacer. Por ejemplo, el uso de SLM estaba permitiendo que GE Aviation moldee no 20 que se combinen allí en una en la boquilla de combustible del motor Leap, lo que se traduce en una reducción de peso de 25% y 15% mejor economía de combustible.
Control de distribución del gradiente de material: los cambios en la clasificación se pueden hacer en la dureza, la conducción de calor, la resistencia a la corrosión y otras propiedades en diferentes áreas de la pieza mediante la tecnología de la impresión compuesta de material múltiple. Por ejemplo, un fabricante de la válvula de potencia nuke adopta la tecnología de impresión FGM (material de gradiente funcional) para mejorar el desgaste - resistencia de la superficie de sellado de la válvula en 3 veces sin un peso creciente del cuerpo principal
2, Control de precisión: subversión de micras a nanómetro
La dificultad de las partes mecánicas de precisión de alto - es controlar con precisión la precisión dimensional, la rugosidad de la superficie y la tolerancia de la forma y la tolerancia posicional. Alcanzar un salto en precisión deimpresión 3D de metales posible a través de las siguientes instrucciones tecnológicas:
Mejora de precisión del hardware:
Control de diámetro de mancha: el equipo SLM moderno tiene un sistema láser de enfoque dinámico, y el diámetro de la mancha se puede controlar con precisión en el rango de 50 - 100 m, que es un 40% mejor que el equipo antiguo. Por ejemplo, con una tecnología de escaneo de sujeción de 12 láser probada en plantas de platino BLT-S800 con precisión de la fabricación de cuchillas de motor de aeronaves a un nivel de micrómetro de rugosidad R_ A menos de 3.2 μm.
Precisión posicional del sistema de movimiento: el motor lineal y la regla de rejilla cerrada - El sistema de control de bucle se utiliza para controlar el error de posición de 2 micras. La confiabilidad y la reproducibilidad de la forma y la posición es ± 0.01 mm para el proceso Renishaw AM400, lo que resulta en implantes para dispositivos médicos que son 100% estables y confiables de acuerdo con el estándar médico ISO 13485.
Optimización de parámetros del proceso:
Patrón de escaneo novedoso: se utilizan patrones de tablero de ajedrez y espiral en lugar de patrones continuos en un esfuerzo por mitigar la deformación relacionada con el estrés térmico. Un fabricante específico de piezas de automóviles ha informado que el nivel de deformación de la deformación de la deformación de los soportes de aleación de aluminio se ha mejorado de 0.5 mm a 0.1 mm, aplicando su estrategia de escaneo desarrollada.
Espesor de la capa: la posibilidad de poder imprimir con un grosor de capa ultrafino (20-30 micras) puede producir partes de pequeñas dimensiones; con un acabado superficial impecable. Al imprimir implantes ortopédicos de aleación de titanio, el equipo EOS M 400-4 ha adoptado el grosor de la capa de 25 μ m, cuya rugosidad de la superficie RA disminuye de 6 μ m a 1.8 μ m, que están cerca del nivel de pulido.
Integración de tecnología de procesamiento posterior:
Presionamiento isostático en caliente (cadera): elimina los poros internos en las partes a una temperatura alta de 1200 grados y alta presión de 150MPa, de modo que la densidad de las piezas aumenta de 99.2% a 99.95%; La vida de fatiga de la parte estructural de la aviación se incrementó tres veces después de la aplicación de la tecnología de cadera en una cierta planta de componentes estructurales de aviación.
Pulido electroquímico (ECP): eliminación de las asperezas de la superficie por micro grabado electrolítico para producir una superficie nanosa. Según la práctica, la rugosidad de la superficie de la cavidad de acero inoxidable se reduce por la tecnología ECP de 0.4 μ m a 0.05 μ m de una cierta compañía de equipos de semiconductores, lo que puede cumplir con los requisitos de sellado de vacío.
3, Desarrollo de metales individuales a materiales compuestos 3.1 Adaptabilidad de materiales
Las piezas mecánicas de alta precisión requieren diversas propiedades del material, y la impresión 3D de metal ha realizado la cobertura de metales comunes, aleaciones de alta temperatura, aleaciones de metal ligero, a metales biomédicos según sea necesario).
Aleaciones de titanio: TI6AL4V AWE tiene una coincidencia de alta resistencia de 890 MPa con una baja densidad de 4.43 g/cm ³ y muestra una gran biocompatibilidad, por lo tanto, se convierte en un material fundamental en la medicina aeroespacial y también. Un fabricante de implantes ortopédicos aplicó la tecnología EBSM para fabricar prótesis de la articulación de la cadera, la resistencia a la unión con el tejido óseo se mejoró en un 40 % y el período de rehabilitación de la operación Post - se acortó en un 30 %.
9 Aleación de alta temperatura a base de níquel El Inconel 718 tiene alta resistencia (la resistencia a la tracción es de 1034MPa) a 650 grados. Se ha utilizado ampliamente para la cuchilla de turbina de gas. Una compañía de energía llega a las cuchillas de turbina de gas impresa en 3D, con SLM agregando un diámetro de canal de enfriamiento de solo 0,8 mm, ofreciendo un enfriamiento mejorado de alrededor del 30% sobre las contrapartes fundidas.
Aleación de aluminio: ALSI10mg se ha utilizado ampliamente en automóviles livianos debido a la baja densidad (2.7 g/cm ³) y las propiedades de fundición superiores. Energy Vehicle Company utiliza Scalmalloy ® New Racing Fender/Scalmalloy ® tiene una resistencia que es 50% más alta que la aleación de aluminio tradicional, y el conjunto forma una superficie aerodinámica compleja.
Compuesto de material múltiple: los compuestos de polímero de cerámica de metal se pueden imprimir con gradiente empleando la tecnología de nanopartículas Jetting (NPJ). Una compañía fotovoltaica utilizó la tecnología NPJ para reemplazar la pasta de plata como un material alternativo, que disminuyó la cantidad de plata utilizada en las células de heterounión de 130 mg/hoja a 50 mg/hoja y redujo el costo por vatio en 0.12 yuan.
4, La aplicación industrial: de laboratorio a uso industrial
Desde el prototipo de fabricación hasta la producción en masa, la tecnología de impresión 3D de metal ha logrado el éxito comercial en muchos campos finales -}
Aeronáutica: los soportes de aleación de titanio impresos en 3D se aplican en el avión Airbus A350 XWB, y la resistencia de conexión entre las alas y el fuselaje en las alas ha aumentado en un 25%; Comac C919 Finising Wing Edge Strip realiza un moldeo integrado de una sola pieza a través de la tecnología SLM, y la tasa de utilización del material se ha incrementado del 15% al 92%.
Fabricación automotriz: BMW Group utiliza la tecnología WAAM para la carcasa del motor de vehículos eléctricos impresos en 3D, la reducción de peso es del 40%, la disipación de calor es un 15% más eficiente; El panel trasero Tesla Model Y adopta 6000T Integrated Die - Casting + 3 D Tecnología de inserción de impresión, 70 en 1, el tiempo del ciclo de producción se ha alargado a 90 segundos por pieza.
Dispositivos médicos: el dispositivo de fusión intervertebral de aleación de titanio médico poroso impreso en 3D con una porosidad del 80% de los sintetizadores de Johnson & Johnson DePuy pueden acelerar la tasa de crecimiento de las células óseas en tres veces; La pared de stent de aleación de aleación de aleación de cromo de cromo de cromo de cromo en 3D de Siemens Healthineers con un grosor de solo 0.15 mm es un 40% más alto que la tecnología de corte láser tradicional.