¿Cómo elegir equipos de impresión 3D de metal adecuados en la fabricación industrial?

1, Matriculación de la ruta técnica: llegar al fondo del razonamiento detrás de la representación del proceso
El estándar actualimpresión 3D de metalLa tecnología ofrece un patrón "de tres patas":
Melting selectivo láser (LPBF): el sistema EOS M 400-4 cuatro láser controla el grosor de la capa entre 20 y 50 μm usando un láser de fibra de 200-1000 W. Este sistema es bueno para hacer piezas de canales de flujo intrincados en la industria aeroespacial. Lo mejor es que puede controlar la microestructura. Por ejemplo, la tira de brida central de aleación de titanio que la fuerza de platino hizo para C919 cambia el tamaño de grano de 50 μm a 200 μm con el tiempo al cambiar la potencia del láser, lo que lo hace un 18% más fuerte contra la fatiga.
El fusión del haz de electrones (EB-PBF): la máquina Arcam EBM Q20Plus emplea un haz de electrones de 3kW para construir cosas a un ritmo de 1000 mm ³/h en un vacío a 650 grados. Esto lo hace excelente para construir discos de turbina de aleación de alta temperatura. Con esta tecnología, GE Aviation ha reducido el tiempo que lleva hacer cuchillas de turbina de cristal único para motores salas de 12 meses a 3 semanas y reducir la tasa de defectos límite de grano a 0.03%.
Spray adhesivo (BJ): el sistema de escritorio de Metal Shop utiliza tecnología de pulverización de gotas para depositar 2000 gotas de adhesivo por segundo. Luego pasa por un proceso de sinterización desgracia de 1200 grados, que muestra que es más barato hacer moldes de acero de herramientas. Esta tecnología es utilizada por cierto fabricante de automóviles para hacer moldes de inyección con canales de enfriamiento conformes. Esto reduce el tiempo del ciclo de inyección en un 28% y hace que el molde dure 3.2 veces más largo que los métodos anteriores.
Cosas importantes en las que pensar antes de elegir:
La técnica LPBF es mejor para estructuras de cavidad internas complicadas.
Se recomienda que la capacidad de control del vacío de equipos se verifique en busca de materiales de aleación de alta temperatura (menos o igual a 5 × 10⁻³ PA).
Para la producción a gran escala, la tasa de contracción de la tecnología BJ durante el desengrasado (típicamente 1.8–2.2%) debe verificarse.
2, Compatibilidad del sistema de material: factores importantes para obtener límites de proceso superiores
Hay más de 20 materiales que conforman un sistema completo para la impresión 3D de metal, que incluye acero inoxidable de 17-4ph, aleación a base de níquel Inconel 718, aleación de titanio Ti6al4v y otros. Al elegir, debe prestar mucha atención a:
Adaptación de características del polvo: el EOS M 300-4 es el mejor en polvo de dispersión uniforme con una esfericidad del 90% o más y un caudal de la sala de 25s/50 g o más bajo. Una compañía médica que utilizó polvo de aleación de cromo de cobalto con una esfericidad del 85% vio un aumento del 37% en la cantidad de veces que el mecanismo de propagación de polvo atascado.
Capacidad para procesar muchos materiales: el Farsoon FS121M-8 puede convertirse rápidamente entre aleación de titanio, aleación de aluminio y acero de molde gracias a un sistema de alimentación de polvo modular. Puede hacer esto en menos de 45 minutos, lo que es perfecto para la fabricación de pequeños lotes de diferentes tipos.
Hacer nuevos materiales: el equipo Platinum Lite BLT-S800 tiene una tecnología dinámica de propagación de polvo que puede manejar polvos nanocristalinos con tamaños de partícula entre 15 y 53 μm. Esto ayuda con la impresión de la aleación de aluminio de alta resistencia A20X y le da a las piezas una resistencia a la tracción de 620MPa.
Cómo verificar:
Pídale a los fabricantes del equipo que le brinde una lista de verificación de certificación de material, como el estándar de la NASA MFS-30301.
Realice la producción de prueba a pequeña escala para verificar la tasa de uso de polvo (Tecnología LPBF: 45–65%, Tecnología EB-PBF: 70–85%).
Bajo diferentes materiales, verifique los niveles de estrés residual (recomendado 200 mPa).
3, Evaluación de la eficiencia de producción: el cambio desde el rendimiento de una máquina a la eficiencia de todo el sistema
Para elegir equipos de grado industrial, debe configurar un modelo de evaluación tridimensional:
Índice de eficiencia de una sola máquina:
Velocidad del escaneo: el sistema láser 12 de Huashu El FS811M-12 es un escáner de alta tecnología que puede escanear a una velocidad de 20000 mm/s, que es nueve veces más rápido que un solo dispositivo láser.
Qué tan rápido aumenta el edificio: GE la idea aditiva La serie láser M2 puede alcanzar 45 cm ³/h, que es suficiente para la producción en masa de los bloques de cilindros del motor del automóvil.
Tamaño del molde: la capacidad de moldeo del platino BLT-S1000 es 1000 1000 800 mm, lo que significa que puede imprimir todo el tren de aterrizaje de un avión a la vez.
Línea de producción que se ejecuta a sí misma: la solución de fábrica AM, que fue hecha por EOS y Siemens trabajando juntos, automatiza completamente la circulación de polvo y la selección y posicionamiento de piezas a través de AGV. Esto aumenta el uso de equipos al 82%.
Sistema gemelo digital: el Renishaw AM400 viene con el software Renam Flex que puede mostrar cómo se extiende el estrés durante el proceso de impresión en tiempo real. Esto reduce la tasa de grietas a menos del 0.5%.
Gestión del uso de energía:
El equipo LPBF generalmente usa 8 a 12 kW/h de energía, y el efecto de la potencia máxima en el sistema de distribución de energía de la planta debe ser considerado.
El sistema de recuperación de energía de Platinum Technology puede usar el calor de los residuos desde el equipo hasta el polvo tibio, lo que reduce el uso general de energía en un 18%.
Ejemplo de un cálculo de beneficios: una empresa de la aerolínea analiza tres soluciones técnicas diferentes:
El costo de una sola pieza de mecanizado tradicional de cinco ejes es de ¥ 85,000 y el tiempo de ciclo es de 45 días.
Impresión LPBF: ¥ 32,000 por unidad, 7 días para completar (necesita postprocesamiento)
El costo unitario de la impresión EB-PBF es de ¥ 28,000, y la duración del ciclo es de 5 días (formación neta cercana).
La última alternativa fue EB-PBF Technology, que elevó la capacidad de fabricación anual de 120 piezas a 1200 piezas y aceleró la facturación de inventario en un 400%.
4, Sistema para asegurarse de que la calidad: llegar al fondo de la ingeniería de confiabilidad
Para equipos de grado industrial, se deben configurar cuatro etapas de control de calidad:
Monitoreo del proceso:
Monitoreo de la piscina fundida: el EOS M 400-4 tiene un sensor de pirogénesis que puede vigilar el gradiente de temperatura de 1000 grupos fundidos en tiempo real, lo que ayuda a mantener estable el crecimiento del grano.
Finding Powder: el Huashu High Tech FS273M emplea un perfilador láser para ajustar el grosor de cada capa en un circuito cerrado a 0.01 mm.
Compatibilidad para el postprocesamiento:
Presionamiento isostático en caliente (cadera): debe verificar que el tamaño de la cámara del equipo y el elemento impreso estén lo más cerca posible (por ejemplo, el equipo Quintus QIH-9 puede manejar piezas que tienen un diámetro de 600 900} mm).
Tratamiento Uso de la arena: para evitar que las construcciones de paredes delgadas se dañen, el equipo debe tener un control de presión en varias etapas (0.1–0.6MPA).
Prueba que no daña:
CT industrial: el equipo YXLON FF35 CT puede encontrar defectos de poros tan pequeños como 0.05 mm, que es lo que requiere la industria aeroespacial.
Pruebas con corrientes de Eddy: la tecnología Eddyfi Ecobra puede encontrar grietas en aleaciones de titanio tan profundas como 0.02 mm.
Referencia para estándares de certificación:
Aeroespacial: AC7114/3 de NADCAP
ISO 13485 y ASTM F3184 para equipos médicos
VDA en la industria automotriz 6.3 Auditoría del proceso