Puteți imprima 3D o galerie de admisie personalizată din aluminiu?

Majoritatea metalelorColier de admisie din aluminiu imprimat 3Dproiectele folosesc fuziunea cu strat de pulbere laser (SLM sau L-PBF). Un laser topește straturi subțiri de pulbere de aluminiu unul după altul conform fișierului CAD. Nu este nevoie de mucegai. Canalele interne complexe și plenurile pot fi formate ca o singură piesă.

Cel mai comun aliaj este AlSi10Mg. Este un aliaj de aluminiu-siliciu-magneziu de tip turnare care oferă un echilibru solid de rezistență, conductivitate termică și imprimabilitate. Este specificat pe scară largă pentru piese auto și aerospațiale care au nevoie de greutate redusă și transfer de căldură decent. Imprimarea 3D AlSi10Mg a devenit ruta implicită pentru multe aplicații personalizate de admisie tocmai din aceste motive.

Care părți ale unei varietăți sunt candidați buni
Cele mai puternice cazuri de utilizare sunt sistemele de rulare cu căi de curgere optimizate, plenuri complexe, caracteristici de montare integrate și canale interne care ar fi dificil sau imposibil de a carota într-o turnare tradițională. Formele exterioare simple cu o complexitate internă mică justifică rar procesul.

Un studiu comparativ din 2020 din Journal of Materials Science & Technology a analizat SLM AlSi10Mg față de același aliaj produs prin turnare. Materialul SLM a prezentat o rezistență la tracțiune mai mare (aproximativ 430–445 MPa față de aproximativ 313–315 MPa pentru materialul turnat la temperatura camerei), dar o alungire mai mică. Durata de viață la oboseală a fost mai mică, deoarece particulele reziduale de pulbere netopită, incluziunile de oxid și porii acționează ca puncte de pornire a fisurilor.

O lucrare MATEC Web of Conferences din 2016 a raportat că parametrii SLM optimizați ar putea atinge o densitate relativă de 99,13 %. Proprietățile mecanice în aceste condiții au fost comparabile și, în unele cazuri, mai bune decât aliajul A360 turnat sub presiune, chiar și fără o post-procesare grea.

Fișele de date ale materialelor de la furnizorii consacrați de pulbere listează AlSi10Mg pentru componentele legate de motor, inclusiv galeriile de admisie, datorită combinației sale de rezistență, conductivitate termică și densitate scăzută.

Forța este bună, dar porii și oboseala sunt adevăratele atenții
Rezistența statică este rareori factorul limitativ pentru o galerie de admisie. Încărcarea ciclică, vibrațiile și rezistența la oboseală pe termen lung contează mai mult. Porozitatea reziduală și defectele conectate la suprafață pot reduce durata de viață la oboseală. Controlul adecvat al procesului, verificările densității și tratamentul termic sunt esențiale.

Trei întrebări de calitate pe care vă recomandăm întotdeauna să le puneți:

Ce densitate relativă obțineți în mod constant și cum este măsurată?

Ce ciclu de tratament termic este aplicat - ameliorarea stresului, îmbătrânirea sau ambele?

Executați scanarea CT, testarea presiunii sau ambele pe căile critice ale fluxului?

În construcțiile noastre, am văzut că verificarea densității și tratamentul termic corect fac o diferență mai mare pentru fiabilitatea pe termen lung decât numerele de tracțiune așa cum sunt tipărite.

Niciun instrument înseamnă că iterațiile de proiectare pot avea loc în mai degrabă zile decât în ​​săptămâni. Geometria fluxului intern poate fi optimizată fără limitele miezurilor și unghiurilor de tiraj. Caracteristicile care ar necesita în mod normal sudură sau asamblare pot fi imprimate ca o singură bucată.

Scăderea în greutate este un alt câștig practic. În proiectul FEV LeiMot, o chiulasă de AlSi10Mg realizată prin producție aditivă a economisit 2,3 kg (22 %) în comparație cu turnarea convențională, iar componentele majore ale motorului împreună au fost cu aproximativ 21 % mai ușoare. Mai recent, Nikon SLM Solutions și Bosch au prezentat un bloc motor V8 complet dintr-o singură piesă imprimat în AlSi10Mg, demonstrând că piesele mari și complexe ale grupului de propulsie din aluminiu sunt acum realiste pe mașinile capabile de producție.

Un client avea nevoie de un lot mic de galerii de admisie de performanță cu geometrie revizuită. Sculele de turnare au fost prea lente și prea costisitoare pentru buclele de proiectare planificate.

Am orientat piesa pentru a menține suportul departe de căile critice de curgere cât mai mult posibil, am controlat amplasarea suportului cu atenție, am aplicat un tratament termic de reducere a tensiunilor și am prelucrat CNC fețele de etanșare și interfețele de montare la toleranța finală. Verificările de densitate și dimensionale au fost finalizate înainte de plecarea pieselor. Manifoldurile au îndeplinit performanța necesară de curgere și etanșare și au ajuns mai repede decât ar fi permis un traseu convențional de scule.

Această secvență - orientarea tipăririi, suporturile controlate, tratamentul termic, apoi finisarea CNC a suprafețelor de etanșare - este modul standard în care gestionăm o galerie de admisie din aluminiu imprimată 3D atunci când complexitatea geometriei și programul contează mai mult decât costul unitar de volum mare.

Pentru mașinile de producție de mare volum, unde costul pe piesă domină, turnarea convențională este încă mai economică odată ce sculele sunt plătite.

Fețele de etanșare, filetele critice și suprafețele de montare de precizie necesită aproape întotdeauna finisare CNC după imprimare. Un magazin pur tipărit nu poate livra un colector gata de instalat. Căutați unimprimare 3D din aluminiu fabrică care se poate ocupa atât de etapa aditivă cât și de prelucrarea necesară sub un singur acoperiș.

Manifoldurile din nailon armat cu polimeri sau cu fibră de carbon pot fi încă mai ușoare și au fost folosite în unele prototipuri de curse. Se potrivesc anumitor medii de curse sau prototipuri pe termen scurt, dar au limite diferite de temperatură și durabilitate pe termen lung în comparație cu aluminiul. Nu sunt înlocuitori direcți sub căldura continuă a motorului.

Pune aceste cinci întrebări:

Puteți furniza certificate de material și date măsurate despre densitate sau porozitate pentru construcția specifică?

Efectuați tratament termic intern (ameliorarea stresului sau îmbătrânirea)?

Puteți etanșa fețele, porturile și caracteristicile de montare la mașină CNC după imprimare?

Ce metode de inspecție sunt disponibile - scanare CT, testare la presiune, rapoarte dimensionale?

Care sunt timpii realiști de livrare și cantitățile minime pentru prototipuri și loturi mici?

Un producător personalizat de galerie de admisie sau un furnizor de colectoare de admisie în loturi mici va răspunde clar și poate prezenta dovezi ale procesului. Un partener OEM de imprimare 3D a galeriei de admisie ar trebui să demonstreze, de asemenea, experiență cu documentația și trasabilitatea de calitate auto. Sistemele de calitate documentate și controalele proceselor oferă un plus de încredere că aceleași standarde se aplică de la primul prototip până la următorul lot mic.

Cât costă o galerie de admisie imprimată 3D depinde de volumul piesei (înălțimea construcției și utilizarea pulberii), volumul structurii suport, post-procesare (tratament termic, prelucrare, finisare a suprafeței) și cantitate. Piesele mai mari sau puternic susținute costă mai mult pe bucată. Perioadele de livrare pentru prototip sunt de obicei măsurate în zile până la câteva săptămâni, odată ce fișierul este gata, de obicei semnificativ mai scurt decât un traseu de scule. Loturile mici de producție urmează același proces cu mai puține iterații.

Prețul exact necesită modelul CAD și specificațiile. Principalii factori de cost rămân complexitatea geometriei, post-procesarea necesară și volumul comenzilor.

O galerie de admisie din aluminiu imprimată 3D bine executată rezolvă întârzierea sculelor și problemele de flexibilitate a designului pe care le creează turnarea tradițională pentru lucrări personalizate și de volum redus. Succesul depinde de alegerea aliajului potrivit, de controlul densității și de post-procesare și de lucrul cu un magazin care poate finisa suprafețele critice.