Principii și clasificare a tehnologiei de imprimare 3D din metal
Prin stivuirea strat cu strat de pulberi sau fire metalice, tehnologiile de imprimare 3D din metal transformă modelele CAD în modele reale. Sinterizarea Direct Metal Laser Sintering (DMLS), primul brevet de imprimare 3D din metal, a fost obținut în anii 1990 de EOS Germania. Aceste patru tehnici - fuziunea în pat de pulbere, pulverizarea cu adeziv, depunerea directă a energiei și extrudarea materialului - definesc în mare parte imprimarea 3D a metalului așa cum este acum.
DMLS, topirea selectivă cu laser (SLM) și topirea cu fascicul de electroni (EBM) constituie împreună fuziunea în pat de pulbere. Aceste tehnologii strat cu strat de construcții folosind laser sau fascicule de electroni, topind pulberea metalică. În timp ce EBM poate produce aproape orice formă geometrică cu mare precizie, inclusiv materiale dificile pentru prelucrare, cum ar fi aliajele de titan și aliajele de nichel la temperatură înaltă, DMLS poate fi folosit pentru a construi obiecte din aproape orice aliaj metalic, SLM generează obiecte imprimate care sunt destul de dense și puternice. .
Folosind jet de cerneală pentru a arunca adeziv peste un pat de pulbere metalică, pulverizare cu adeziv - cum ar fi fuziunea cu mai multe jet (MJF) și pulverizarea cu nanoparticule (NPJ - solidifică treptat pulberea strat cu strat, astfel producând întregul produs. Părți mai mari pot fi produse prin această metodă , care poate funcționa la temperatura camerei fără a necesita structuri de susținere.
Depunerea directă a energiei cuprinde depunerea de material cu laser (LMD), fabricarea aditivă cu arc (WAAM) și depunerea directă a metalelor (DED). Aceste metode extrud pulbere sau sârmă de metal și o aplică instantaneu la impactul cu energie ridicată, topirea și construirea strat cu strat. În timp ce LMD poate folosi în mod eficient materiale pentru a realiza imprimare de înaltă densitate și de înaltă performanță mecanică, DED poate restaura piesele metalice rupte și poate adăuga noi componente.
Folosind filamente de polimer sau fire impregnate cu particule mici de metal pentru a imprima strat cu strat și, ulterior, topirea particulelor de metal în metal solid prin proceduri de degresare și sinterizare, extrudarea materialului, cum ar fi modelarea prin depunere topită (FDM) și fabricarea de fuzibile (FFF) acest).
Imprimare 3D metal aplicată în design ușor
Reprezentată în cea mai mare parte în următoarele caracteristici, tehnologia de imprimare 3D metal are avantaje mari în designul ușor al pieselor aeronautice.
Proiectarea optimizării structurale: Formele geometrice complexe ale pieselor, inclusiv structuri cu zăbrele goale, construcții armate cu pereți subțiri/sandwich, structuri integrate și structuri optimizate cu topologie, pot fi fabricate direct prin imprimare 3D din metal. Aceste forme structurale reduc utilizarea materialului, păstrând sau sporind rezistența structurală, obținând astfel un design ușor.
Cuprinzând panouri subțiri și miezuri groase, construcția armată cu pereți subțiri/sandwich gol poate distribui tensiunile externe, crește rigiditatea și rezistența la încovoiere și poate economisi greutatea.
Construcție cu zăbrele goale: Se poate echilibra rezistența, rigiditatea și duritatea variind densitatea relativă și aranjamentul celulelor unitare a rețelei, scăzând astfel greutatea cu mai mult de 70%.
Structurat holistic Structura de optimizare a topologiei: Folosind metode matematice pentru a găsi designul structural optim, prin modificarea structurii interne a obiectului, minimizând utilizarea materialului, păstrând în același timp rezistența structurală. Îmbinați mai multe piese într-o singură entitate, reducând astfel structurile de conectare, cum ar fi flanșe și suduri, simplificând procesul de asamblare și optimizând designul funcțional.
Îmbunătățirea performanței și alegerea materialelor: utilizările aerospațiale ar găsi o potrivire excelentă pentru o varietate de aliaje metalice ușoare, inclusiv aliaje de titan și aliaje de aluminiu, care au rezistență ridicată și densitate scăzută și sunt, prin urmare, destul de potrivite pentru tehnologia de imprimare 3D din metal. În plus, sunt îmbunătățite calitățile mecanice și durabilitatea materialelor prin intermediul parametrilor optimi de imprimare și tehnicilor de tratament termic.
prototipare și reparare rapidă: fabricarea rapidă a pieselor prototip, posibilă prin tehnologia de imprimare 3D din metal, îi ajută pe designeri să confirme idei noi de design. Simultan, poate, de asemenea, scurta ciclurile de reparații, reduce costurile de producție, poate obține o producție rapidă a componentelor și repararea exactă a pieselor deteriorate.
Situații particulare de aplicare
Folosind tehnologia de imprimare 3D din metal, de exemplu, motoarele de aeronave pot produce componente structurale complexe, inclusiv camere de ardere și palete ale turbinei. Aceste componente au fost rafinate pentru a reduce consumul de material, sporind totuși performanța și durabilitatea. În plus, se poate realiza cu piese importante, inclusiv trenul de aterizare și suporturile pentru aeronave. Aceste componente nu numai cu greutatea redusă, ci și creșterea capacității de încărcare și durabilitatea prin optimizarea designului structural. Tehnologia de imprimare 3D din metal poate, de asemenea, să minimizeze costurile de producție, să simplifice tehnicile de fabricație și să reducă structurile de asamblare și complexitatea.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-exchanger.html