Poate imprimarea metalică 3D să îmbunătățească stabilitatea echipamentelor în medii cu vibrații ridicate?

一, Împuternicire tehnică: logică pentru proiectarea echipamentelor de reconstrucție 3D metal stabile metalice
1. Optimizarea topologiei și structura de zăbrele: schimbarea de la „reducerea vibrațiilor pasive” la „absorbția activă a vibrațiilor”
Modalitățile tradiționale de a reduce vibrațiile în echipamente includ piese exterioare, cum ar fi perne de cauciuc și arcuri, care ocupă spațiu și se pot uza în timp. Folosind algoritmi de optimizare a topologiei, imprimarea metalică 3D poate crea structuri biomimetice de zăpadă (cum ar fi fagure, zăbrele și structuri gradientului în spirală) în interiorul dispozitivului bazat pe factori precum frecvența vibrațiilor și distribuția stresului. Aceasta permite o integrare profundă a structurii și funcției.
De exemplu, o companie a folosit tehnologia SLM pentru a imprima o structură de rețea din aliaj de titan pentru rotorul de pompă de răcire a unei centrale nucleare. Amplitudinea de vibrație a fost redusă cu 40%, iar proprietățile de amortizare a unităților de zăpadă au absorbit energia de vibrație din structură în loc să o trimită în părți importante. Acest lucru a menținut performanța dinamicii fluidelor. Echipa Central South University a folosit, de asemenea, tehnologia PEP (Powder Extrasion Additive Fabricing) pentru a face un aliaj dual de 93W/96W cu gradient de material dual. Acest aliaj a fost capabil să gestioneze tranziția gradientului de stres sub sarcină de vibrații prin răspândirea uniformă a fazei la interfață, care a împiedicat să se formeze fisurile de oboseală în structuri tradiționale de sudare.
2. MULTI - MATERIAL Imprimare compusă: trecând de la „performanță unică” la „integrarea sistemului”
Echipamentul de vibrație ridicat - trebuie să găsească adesea un echilibru între a fi ușor, puternic și rezistent la rugină. Metodele tradiționale trebuie să creeze o mulțime de părți diferite, dar imprimarea metalică 3D vă permite să depuneți diferite materiale într -un gradient, ceea ce vă permite performanța zonei într -o singură parte. De exemplu, Sublimation 3D folosește un sistem separat de duze duble pentru a imprima atât nichel -, bazat pe nichel -, bazat pe substraturi de aliaj de temperatură-} și acoperiri de barieră termică din aliaj de tungsten de pe lamele turbinei ale motoarelor aeronave în același timp. Rezistența la oboseală termică a lamelor este triplată, iar greutatea lor este redusă cu 15% într -un mediu ridicat - vibrații de temperatură de 1200 de grade. Acest lucru se datorează faptului că nanoparticulele se conectează mai puternic la contact. În același mod, Baochen Xin Laser folosește un singur mod - Mod/Multi - Design reglabil de lumină reglabil pentru a imprima un strat de aliaj de crom de cobalt pe suprafața cavității matriței care este foarte greu. Zona de miez folosește un aliaj ușor de aluminiu pentru a absorbi rapid energia vibrațiilor pe stratul de suprafață dură. Aceasta scade inerția generală și reduce sursele de excitație a vibrațiilor.
3. Reducerea defectelor și păstrarea consecventă a performanței: trecerea de la „încercare și eroare” la „control precis”
Mediul de vibrație este foarte sensibil la defectele materialelor, iar metodele tradiționale lasă adesea în urmă defecte precum porii și fisurile din cauza constrângerilor de mucegai. Acest lucru scurtează viața de oboseală a materialului. Reglarea parametrilor procesului și tehnologia de monitorizare online poate face ca imprimarea metalică 3D să fie mult mai bună pentru a face materialele mai dense și mai consistente în performanță. De exemplu, Universitatea din Wisconsin Madison a adăugat 4,4 vol.% Nanoparticule TIC la pulbere aliajului de aluminiu AL6061 pentru a scădea rugozitatea suprafeței pieselor imprimate SLM de la 20 μm la 2,1 μm. Acest lucru a funcționat deoarece nanoparticulele stabilizează fluctuațiile piscinei de topire. Porozitatea s -a apropiat de zero, iar dimensiunea cerealelor a devenit mult mai mică, ceea ce a făcut ca limita de oboseală a materialului să crească cu 50% atunci când vibra la frecvențe înalte. De asemenea, Leiming Laser's Lim - X Seria X Machinele vin cu o tehnologie multi - Laser de scanare colaborativă și reală - control de feedback în timp. Atunci când imprimați piese structurale în spirală din aliaj de titan mare, alinierea necorespunzătoare a intermediarului este păstrată în ± 0,05 mm pentru a vă asigura că structura rămâne puternică chiar și atunci când vibrează.
2, Ce fac întreprinderile: utilizări comune pentru stabilitate în imprimarea metalică 3D
1.. Aerospațial: „supraviețuire ușoară” în locuri cu multă vibrație
Motoarele pentru avioane, rachetele de rachetă și alte echipamente trebuie să funcționeze mult timp sub foarte cald și foarte ridicat - vibrații de frecvență. Pentru că sunt atât de grele, tradiționale de nichel - lame de aliaj bazate pe nude de a eșua din cauza rezonanței. Folosind tehnologia SLM, GE Aviation imprimează duze de combustibil pentru motor care combină 20 de părți într -o singură piesă printr -un design integrat. Acest lucru face ca duzele cu 25% mai ușoare. Canalul de răcire interioară are un arbore - ca structura care imită natura. Acest lucru face ca vibrația - să fie indusă de stresul termic indus mai uniform și prelungește durata duzei până la trei ori mai mare decât a metodelor standard. Sublimarea pieselor din aliaj de tungsten 3D pentru propulsoarele spațiale folosesc, de asemenea, tehnologia PEP pentru a rezolva problema deformării metalelor care este greu de topit. Ele pot rămâne stabile ca mărime chiar și într -un mediu ridicat de vibrație de temperatură -} de 3000 de grade, ceea ce are nevoie de misiunile de explorare a spațiului profund.
2. Transit feroviar: „Garanție dublă” de siguranță pentru structură, reducerea zgomotului și reducerea vibrațiilor
HIGH - BOGIES SPEED, Cutii de viteze și alte părți sunt expuse pentru a urmări impactul și vibrațiile motorului pentru o lungă perioadă de timp. Sistemele tradiționale sudate sunt mai susceptibile de a avea probleme de siguranță, deoarece se pot împărți de oboseală. China CRRC imprimă raze încrucișate pentru bogies din aliaj de titan folosind tehnologia SLM. Masa este redusă cu 30% prin optimizarea topologiei, iar structura de zăpadă absoarbe energia vibrațiilor în interiorul fasciculului, ceea ce face ca zgomotul să fie mai liniștit. În același timp, Baochenxin Laser folosește tehnologia de imprimare compusă de materiale multi - pentru a pune o acoperire de aliaj de crom de cobalt cu o duritate ridicată pe suprafața angrenajului atunci când se realizează cutii de viteze de tranzit. Zona de miez folosește o matrice din aliaj de aluminiu pentru a separa sursa de vibrație (Meshing Gear) de structura care deține sarcina, care reduce rata de eșec a cutiei de viteze cu 70%.
3. Echipament energetic: energia nucleară și eoliană au un „Anti - upgrade vibrații”.
Pompele principale ale centralei nucleare și angrenajele turbinei eoliene, de exemplu, trebuie să lucreze în locuri cu multă vibrație și radiații. Materialele tradiționale sunt probabil să eșueze din cauza cuplării vibrațiilor de coroziune. CGN folosește imprimarea metalică 3D pentru a face o copie a corpului supapei de energie nucleară. Durata de viață a corpului valvei merge de la 5 ani la 15 ani într -un mediu cu accelerație de vibrație de 5G și doză de radiații de 10 ⁶ Gy. Acest lucru se face prin rafinarea structurii canalului de flux pentru a reduce excitația de vibrații fluide și utilizarea materialelor de aliaj bazate pe nichel - pentru a -l face mai rezistent la coroziune. Siemens Gamesa folosește tehnologia SLM pentru a imprima transportatorii planetari pentru cutii de viteze din industria energetică eoliană. Proiectarea ușoară reduce momentul de inerție cu 40%, iar structura internă a zăbrelei absoarbe energia de vibrație în interiorul purtătorului. Acest lucru face ca transmisia cutiei de viteze cu 3% mai eficientă și prelungește perioada dintre eșecuri până la 20.000 de ore.