Může být kovový 3D tisk použit pro remanufakturing částí průmyslového vybavení?

1. technologický průlom: skok z „opravy“ na „znovuzrození“
Hlavní výhodou kovového 3D tisku je to, že může opravit složité geometrické vzory s velkou přesností. Například standardní repasování lopatků turbíny letadlového motoru potřebuje manuální svařování, aby se poškodilo poškození tepelné bariérové ​​vrstvy. Tento postup může snadno způsobit koncentraci tepelného napětí a opravená čepel může trvat pouze 60%, pokud je původní design. Platinum Technology Co., Ltd. používá technologii selektivní laserové tání (SLM) k úspěšnému tisku a opravě chladicích otvorů pro špičkové hrany turbínových čepelí změnou intenzity laseru a skenovací cesty. Opravené čepele prošly 2000 tepelnými cykly při vysoké teplotě 1150 stupňů bez prasklin nebo loupání povlaku. Ve srovnání s předchozími postupy byla životnost o 40% delší a cyklus opravy byl snížen z 30 do 72 hodin.
Aby se vyřešil problém únavových trhlin v základních částech vysokých - Radiových podvozku, CRRC přišel s technologií repasování založené na tání elektronového paprsku (EBM). Struktura síly gradientu je vytištěna v místě trhlin tím, že získá přesný digitální model oblasti trhlin prostřednictvím 3D skenování a kombinováním s návrhem optimalizace topologie. To dává oblasti opravy únavové síly 92% základního materiálu, zatímco tradiční oprava svařování může obnovit pouze 75%. Tato metoda byla použita k opravě CR400AF High - Speed ​​Train podvozky v dávkách, snižování nákladů na opravu o jeden po 65% a ušetřit více než 200 milionů juanů ročně na údržbu.
2. Nové materiály: Přechod z „singlu“ na „vícenásobné“
Kapacita kovového 3D tisku pro práci s různými materiály je velkým důvodem, proč může být použita při repasování. Pro různé operační kontexty průmyslových strojů vytvořily týmy pro výzkum a vývoj řadu specializovaných prášků na slitiny:
Systém slitiny pro vysoké teploty: GE Aviation vytvořil v 718 nikl - založený na letilostním prášku pro spalovací komory skokových motorů. Síla trvanlivosti tištěných dílů při 650 stupňů je větší nebo rovná 900 MPa, což splňuje požadavky vysokých provozních podmínek u motorů letadel. To je možné, protože distribuce velikosti částic prášku (D 50=45 μm) a koncentrace kyslíku (<50ppm) are controlled.
Systém materiálů, které se neopouštějí: WC CO Hard Alloy Composite Powder byl vyroben univerzitou Xi'an Jiaotong pro použití v opotřebovacích dílech pro těžební stroje. Řezací zuby tunelovacího stroje vyrobeného pomocí technologie laserového selektivního slinování (SLS) jsou třikrát více opotřebení - odolných než běžných padělaných částí a mají tvrdost HRC68. Životnost služeb je nyní 12 měsíců.
Lehký materiál Systém: Skupina BMW zaměstnává Ti-6al-4V titanový prášek, aby se opětovný kryt motoru pro elektrické vozidlo IX3. Optimalizací topologie návrhu je hmotnost bydlení snížena o 35%a účinnost rozptylu tepla se zlepšuje o 22%. To má za následek hustotu výkonu motoru 6,8 kW/kg, což je nejvyšší v oboru.
3. Integrace procesu: Přechod z „jediného bodu“ na „plný řetězec“
Moderní kovový 3D tisk a repasování vytvořily úplný technický řetězec, který zahrnuje „detekční modelování tiskového příspěvku - zpracování.“
Inteligentní detekční systém: NX AM modul Siemens Industrial Software může kombinovat data z laserových skenerů a detekce ultrazvuku, automaticky vytvořit 3D modely poruchových oblastí a dosáhnout přesnosti detekce 0,02 mm, což je 10krát přesnější než ruční měření.
Proces adaptivního tisku: Platinum BLT - S800 má laserový systém spolupráce s multi -}, který může změnit výkon a rychlost laserů v závislosti na tvaru položek. Při tisku určitého druhu lopatky plynové turbíny systém automaticky najde tenkou zděnou oblast - (tloušťka<1mm) and lowers the laser power from 300W to 200W. It also speeds up the scanning from 1000mm/s to 1500mm/s to keep the thin-walled area from changing shape by more than 0.05mm.
Digital Post - Zpracování: Airbusova horká isostatická lisování (HIP) post - Metoda zpracování může způsobit, že SLM tištěné komponenty přecházejí z 99,2% na 99,95%, což se zbavuje chyb ve vnitřních pórech. Ve srovnání s neošetřenými částmi je únavová životnost vzpěry přistávacího zařízení A350XWB, která byla ošetřena kyčlem, pětkrát delší a je 98%, pokud je kované části.
4. Ekonomická analýza: Změna z „vysokých nákladů“ na „měřítko“
Jak se míra lokalizace zařízení zvyšuje a náklady na materiály klesají, repasování kovového 3D tisku se stalo ekonomicky životaschopnějším a získalo výhodu nad svými konkurenty.
Optimalizace struktury nákladů: Projekt repasování pro určitý blok válce motoru automobilu ukazuje, že náklady na jeden kus vyrobený s tradičním kováním a obráběcím procesem jsou 1200 juanů, zatímco náklady na jeden kus vyrobené s potiskem SLM jsou 850 juanů. Náklady na práškové materiály klesly ze 60% na 45%, zatímco náklady na odpisy a využití energie klesly z 25% na 18%.
Snížení nákladů na zásoby: Rolls Royce staví 3D - tištěný digitální sklad pro letecké náhradní díly, což snižuje hodnotu globálního inventáře z 4,2 miliardy USD na 1,8 miliardy USD a zkracuje dobu, že letadla zákazníků jsou mimo provoz (AOG) ze 72 hodin na 8 hodin. To šetří letecké společnosti více než 500 milionů dolarů ročně v provozních nákladech.
Vliv měřítka na výrobu: zařízení Platinum BLT -} W Aditive výrobní zařízení (WAAM) může vytvořit letecké strukturální části s průměrem 2,5 metrů, které jsou všechny formovány dohromady. Čas potřebný k tisku jednoho kusu je o 80% nižší než u typického výroby procesu multi - a míra využití materiálu jde od 35% na 92%. To umožňuje hromadně produkovat obrovské strukturální složky, které byly repasovány.