Cum se utilizează imprimarea metalică 3D pentru a fabrica angrenaje în sistemele de transmisie?

1. Alegerea materialului potrivit: cum să echilibrezi costurile și performanța
Imprimare metalică 3DAngrenajele trebuie să fie realizate dintr -un material care echilibrează capacitățile mecanice, caracteristicile de procesare și costurile. Cele mai frecvente materiale în acest moment sunt oțelul inoxidabil, aliaj de titan, aliaj de aluminiu și oțel din aliaj performant -. Aceste materiale au următoarele proprietăți și pot fi utilizate în următoarele situații:
Oțel inoxidabil, precum 316L
Oferă o bună rezistență la coroziune și rezistență moderată, ceea ce face o alegere bună pentru intrarea - aplicații la nivel, inclusiv procesarea alimentelor și echipamentele chimice care trebuie să fie rezistente la coroziune. O anumită companie de dispozitive medicale folosește 316L seturi de micro -unelte imprimate din oțel inoxidabil 316L, care au tăiat numărul de piese de la 12 la 3, în timp ce se întâlnesc în continuare cu standardul ISO 13485. Acest lucru reduce, de asemenea, timpul de asamblare cu 70%.
Aliajul de titan, la fel ca TC4, este cea mai bună alegere din industria aeronavelor, deoarece este ușoară (4,5g/cm³) și are o rezistență specifică ridicată (rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 900MPa). Boeing a redus greutatea sistemului său de antrenare a antenei prin satelit cu 40% de 3D imprimarea angrenajelor planetare din aliaj de titan. De asemenea, au folosit designul de optimizare a topologiei pentru a face angrenajele să dureze mai mult de 100.000 de cicluri.
Aliajele de aluminiu, astfel de alsi10mg, sunt foarte populare în industria electronică de consum și automobile, deoarece sunt ușor de lucrat și ieftin (aproximativ una - a treia prețul aliajelor de titan). Un anumit nou producător de vehicule energetice folosește imprimare 3D folosind aliaj de aluminiu pentru a face angrenaje cutia de viteze. Prin optimizarea structurii interne a zăbrelei, greutatea angrenajelor este redusă cu 35%, zgomotul este redus cu 5DB, iar costul fiecărei componente este redus cu 22% în comparație cu metodele tipice de forjare.
Puteți obține o duritate care depășește HRC45 folosind tratamentul de întărire a precipitațiilor pe oțel din aliaj High -, precum 17-4Ph. Acest lucru face bine pentru angrenajele industriale care trebuie să se ocupe de multă greutate. ADDITEC și Amorfologia au lucrat împreună pentru a face un sârmă flexibilă cu undă de undă de 6 inci cu diametru, care este imprimat 3D cu oțel de 17-4PH. Acest lucru reduce utilizarea materialelor cu 65% și costurile de producție cu 58%, păstrând în același timp proprietățile de reacție zero.
2. Optimizarea proiectării: trecerea de la limite geometrice la integrarea funcțională
Proprietățile fizice ale tehnicilor subtractive constrâng designul tradițional al vitezei. Pe de altă parte, tehnologia de imprimare 3D folosește optimizarea topologiei și designul biomimetic pentru a integra profund structura și funcția.
Controlul profilului dinților involuti care este exact
Precizia parametrilor profilului dintelui afectează cât de bine este plasă de viteze. Software -ul CAD precum Fusion 360 are un generator de viteze construit - în generatorul de viteze care poate descoperi automat numere importante precum diametrul pasului, unghiul de presiune (de obicei 20 de grade), modulul și multe altele. Acest lucru se asigură că eroarea cutiei de viteze a angrenajelor tipărite 3D este de 0,01mm. Prin proiectarea parametrică, o anumită companie care face roboți industriali a crescut eficiența cutiei de viteze a angrenajelor reductoare armonice tipărite 3D de la 82% la 91%.
Utilizarea nouă a circuitului de apă de răcire conformală
Răcirea tradițională a vitezei folosește băi de ulei sau spray -uri din exterior . 3 D Tehnologia de imprimare, pe de altă parte, poate face căi navigabile complicate în interiorul angrenajului, astfel de spirale și copaci. Siemens Energy a făcut ca temperaturile de suprafață ale angrenajelor de turbină cu gaz să fie mai mult chiar cu 25% și viața lor de oboseală termică de trei ori mai mult prin proiectarea circuitelor interne de apă de răcire.
Descoperire ușoară a structurii de zăbrele
Proiectarea zăbrelei poate reduce mult greutatea, păstrând forța. O companie care face motoare cu avionul folosește nuclee de angrenaje cu fagure tipărit 3D pentru a face angrenaje cu un diametru de 200mm 40% mai ușor. De asemenea, folosesc optimizarea topologiei pentru a reduce factorul de concentrare a stresului cu 60%.
3. Procesul de imprimare: o dublă asigurare a vitezei și exactității
Principalele etape ale angrenajelor de imprimare metalice 3D sunt topirea laser selectivă (SLM) și depunerea de energie direcționată (DED). Iată detaliile lor tehnice și situațiile în care pot fi utilizate:
Procesul SLM: Introducerea micrometrului de acțiune - Precizia nivelului
Tehnologia SLM folosește un laser puternic pentru a topi pulberea de metal un strat simultan, făcând matrițe de precizie cu o grosime a stratului de 0,02–0,1 mm și o rugozitate a suprafeței de RA mai mică sau egală cu 3,2 μm. Platinum BLT - S1500 este un sistem de scanare colaborativă cu 32 laser care poate imprima numeroase viteze simultan într-o cameră de formare cu un diametru de 1,5 metri. Acest lucru reduce timpul necesar pentru a imprima un articol cu ​​80% în comparație cu metodele anterioare.
Procesul ded: realizarea de viteze mari ieftine
Tehnica ded folosește un laser sau un arc pentru a depune direct sârmă metalică sau pulbere în formă. Funcționează bine pentru angrenaje mari, cu un diametru de peste 500 mm. Puteți utiliza capul laser al motorului Melio de la ADDITEC cu mașini CNC pentru a face „frezarea de imprimare”, toate într -o singură dată. O companie care realizează cutii de viteze pentru turbine eoliene utilizează tehnologie Ded pentru a imprima angrenaje planetare cu diametrul de 1,2 m. Acest lucru crește cantitatea de material utilizat de la 15% în forjarea tradițională la 85% și reduce timpul necesar pentru procesarea ulterioară cu 70% prin fabricarea mixtă.
MULTI - Material Imprimare: o nouă modalitate de a nota funcționalitatea
Cu sistemul de alimentare cu pulbere cu pulbere cu linii duble Ded Technology, puteți obține o distribuție de gradient a calităților materiale în același angrenaj. Echipamentul bimetalic al amorfologiei are o suprafață din dinți obținută din oțel inoxidabil martensitic (HRC35) și un nucleu confecționat din oțel inoxidabil austenitic ridicat. Acest lucru face ca echipamentul să poarte atât -, cât și impact - rezistent și durează de trei ori mai mult decât un angrenaj format dintr -un singur material.
4. POST - Procesare: Trecerea de la piese tipărite la piese de lucru
Angrenajele imprimate metalice 3D trebuie să parcurgă pași suplimentari, cum ar fi tratarea termică, prelucrarea de precizie și întărirea suprafeței pentru a se potrivi cu standardele stricte ale sistemului cutiei de viteze.
Tratament termic: scăpați de stresul rămas și îmbunătățiți performanța mecanică
Pentru a scăpa de stresul inter -stratului și pentru a îmbunătăți structura cerealelor, angrenajele tipărite 3D au de obicei nevoie de recoacere de relief de tensiune (care se menține la 500-600 grade timp de 2-4 ore) și tratamentul soluției (stingerea la 1050–1100 grad). Prin tehnologia de tratare a căldurii, o anumită companie care face transmisii auto a crescut rezistența la tracțiune a angrenajelor din aluminiu tipărit 3D de la 320MPa la 380MPa și rata de alungire de la 8% la 12%.
Prelucrare de precizie: controlul toleranțelor până la nivelul micrometrelor
Angrenajele tipărite 3D pot fi exacte la IT8 - niveluri IT9 la început, deși sistemul de cutii de viteze are de obicei are nevoie de toleranțe ale IT6 - niveluri IT7. Mașina de frezare CNC de legătură cu cinci axe poate face reduceri precise pe suprafețele dinților de viteze, cu o eroare de profil din dinți mai mică de 0,005 mm și o eroare de orientare a dinților mai mică de 0,003 mm. Un producător de mașini-unelte de înaltă precizie a scăzut nivelul de zgomot al angrenajelor tipărite 3D de la 75dB la 62dB folosind o abordare de „frezare de imprimare”.
Consolidarea suprafeței: ceea ce o face mai rezistentă la uzură și coroziune
Tehnologia de placare laser poate pune acoperiri din carbură de tungsten (WC) sau nichel - aliaje pe suprafața angrenajelor, ceea ce le face la fel de dure ca HRC60 sau mai mari. O anumită companie care face ca echipamentele miniere să pună tehnologia de placare cu laser pe angrenaje tipărite 3D. Acest lucru a făcut ca angrenajele netratate să dureze de cinci ori mai mult și o uzură redusă cu 80% în condiții noroioase.
5. Practica industrială: de la testarea prototipurilor până la realizarea multor dintre ele
Angrenajele imprimate din oțel 3D au trecut de la a fi utilizate în laboratoare la utilizarea în fabrici. Unele exemple comune sunt:
Câmpul aerospațial
Avioanele Airbus A380 folosesc angrenaje din aliaj de titan tipărit 3D în sistemul lor de viteze de aterizare. Numărul de piese este redus de la 27 la 5, greutatea este redusă cu 45%, iar temperatura de suprafață a angrenajelor este redusă cu 30 de grade datorită construcției unui circuit intern de apă de răcire. Acest lucru face ca echipamentul de aterizare să fie mult mai fiabil.
Câmpul roboticii
Robotul de colaborare UR5 de la Universal Robots are angrenaje armonice armonice din aliaj de aluminiu tipărit 3D, care se reduce la încărcările articulațiilor cu 30%, deoarece sunt atât de ușoare. Proiectarea biomimetică a dinților reduce, de asemenea, eroarea de transmisie de la 0,5 minute de arc la 0,2 minute de arc, ceea ce face ca robotul să fie mai precis în timp ce funcționează.
Câmp de echipament energetic
State Power Investment Corporation Corporation, a patra generație Nuclear Power Generator Generator Gear Box este realizat din 3D - nichel tipărit - material din aliaj bazat. Proiectarea unui circuit de apă de răcire conformală face ca eficiența transferului de căldură să fie 92%. Tehnologia blockchain face posibilă urmărirea materialelor de pulbere pe parcursul întregului lor ciclu de viață, ceea ce menține echipamentul de energie nucleară în siguranță.