¿Qué cambios pueden traer la impresión 3D de metal en dispositivos mechatronics?

一, avance tecnológico: el cambio de "libertad geométrica" ​​a "integración funcional" en la fabricación
1. "Huelga de reducción de dimensionalidad" en la construcción de estructuras complejas
En los dispositivos mechatronics tradicionales, las piezas centrales como las cuchillas de la turbina, las juntas de robots y los conjuntos de micro engranajes a menudo tienen que usar soldadura separada o un diseño más simple porque es difícil procesar canales de flujo internos, estructuras de cuadrícula o formas de optimización de topología. Esto hace que los dispositivos sean menos confiables y menos eficientes . 3 D La técnica de impresión para metales puede hacer formas geométricas directamente, lo que los métodos más antiguos no podrían hacer. Esto es posible con la fusión selectiva láser (SLM) y la fusión del haz de electrones (EBM). Por ejemplo, la impresión 3D se usa para hacer las palas de la turbina de los motores de aviones con - en canales de enfriamiento. Esto hace que el proceso de combustión sea un 15% más eficiente y reduzca el peso en un 30%. La optimización de la topología de la estructura de la red reduce el peso de las articulaciones de los robots industriales en un 40% mientras mantiene su fuerza, lo que mejora en gran medida su flexibilidad y eficiencia energética.
2. Cambio en la función de Multi - compuestos de material
Las variadas demandas de características materiales (incluida la conductividad, la conductividad térmica y la resistencia al desgaste) en los dispositivos mechatrónicos se han estado limitados históricamente por las características inherentes de un material singular. Usando múltiples - impresión de material y diseño de material de gradiente, la tecnología de impresión 3D de metal puede hacer que la misma parte tenga diferentes niveles de rendimiento o zonas funcionales. Por ejemplo, mientras realiza carcasas automotrices, el área de disipación de calor está impresa con aleación de cobre (CUCRZR) que conduce bien el calor y el área de soporte estructural está impreso con aleación de aluminio. Las disposiciones de enfriamiento de microcanal aumentan la eficiencia de la disipación de calor en un 50%; En el mundo de los dispositivos médicos, los implantes ortopédicos utilizan la impresión gradiente de aleación de titanio y biocerámica para hacer dos cosas: ayudan al tejido óseo a crecer y pueden mantener cargas mecánicas. Esto reduce el tiempo que lleva a los pacientes recuperarse de la cirugía en un 60%.
3. La "revolución de la eficiencia" del diseño liviano
El peso ligero es la forma principal de hacer que el equipo de Mechatronics dure más y use menos energía. La impresión 3D de metal puede obtener el peso más ligero posible mientras se asegura de que la estructura sea fuerte mediante el uso de la optimización de la topología y el diseño de la estructura biomimética. Por ejemplo, las juntas de los robots humanoides están hechos de una aleación de magnesio de densidad - baja y una estructura de red hueca. Esto los hace un 35% más ligeros que el mecanizado tradicional y ejerce menos tensión en los servomotores, lo que extiende la duración de la batería en un 40%. El sistema de transmisión eléctrica de los nuevos vehículos de energía utiliza la impresión 3D para hacer un caparazón liviano, que aumenta la eficiencia del sistema en un 8% y rompe el estándar de la industria de 200Wh/kg de densidad de energía.
2, Reestructuración industrial: un cambio de "economías de escala" a "valor de la economía"
1. "Compresión exponencial" del ciclo de I + D
Se necesita mucho tiempo para hacer dispositivos electromecánicos clásicos, ya que tienen que pasar por un largo proceso de "modificación de producción de prueba de fabricación de moldes", que puede llevar entre 6 y 18 meses. A través de un modo iterativo rápido de "impresión directa del modelo digital", la tecnología de impresión 3D de metal acorta el ciclo de investigación y desarrollo a 1–3 meses. El tren de aterrizaje de aleación de titanio de Xi'an Bolite para un cierto tipo de vehículo aéreo no tripulado, por ejemplo, pasó del diseño a la verificación funcional en solo 45 días, que es un 80% más rápido que los métodos tradicionales. En el campo de la medicina, las prótesis personalizadas impresas en 3D se pueden modelar directamente a partir de datos de CT del paciente, y la producción y adaptación personalizadas se pueden realizar en menos de 24 horas.
2. "Actualización flexible" de cómo se hacen las cosas
La característica de "fabricación libre de moho" de la impresión 3D de metal se ajusta naturalmente a las necesidades de pequeños lotes y una amplia gama de productos. Apple y Huawei son dos empresas que hacen que los marcos de aleación de titanio de teléfono móvil end - terminen y los casos de relojes inteligentes utilizando tecnología de impresión 3D en el mercado de electrónica de consumo 3C. Han podido hacer cajas de acero inoxidable 316L en grandes cantidades a un bajo costo utilizando tecnología de pulverización adhesiva. Esto reduce el costo de cada pieza por la mitad en comparación con el mecanizado CNC tradicional. En el campo de los robots industriales, Lingkong Electronics ha creado rápidamente los soportes de sensores personalizados para el dron FCQ-150 utilizando la impresión 3D, que satisface las necesidades específicas de situaciones de rescate de emergencia.
3. "Reestructuración distribuida" de la cadena de suministro
La tecnología para la impresión 3D de piezas de metal fomenta la localización y la red de los recursos de fabricación, creando un nuevo modelo de negocio llamado "impresión local de diseño global". Por ejemplo, la energía nuclear de Shaanxi ha utilizado la tecnología de impresión 3D para hacer impulsores de reactores nucleares localmente, lo que evita la pérdida de rendimiento que ocurre cuando los procesos de fundición tradicionales mueven partes. En el sector Economy Economy de altitud bajo, la aeronave de transporte no tripulada HH-100 de Xi'an Aircraft Corporation utiliza tecnología de impresión 3D para hacer piezas del motor, creando un modelo ágil de cadena de suministro llamado "Asamblea nacional de impresión de Yulin Xi'an" que reduce los costos de logística en el 30%.