Poptávka po lehkých, vysoce výkonných a sofistikovaných konstrukčních součástech v leteckém průmyslu denně roste s technologickým pokrokem. Zatímco vzestup technologie 3D tisku přinesl radikální zlepšení do leteckého výrobního sektoru, konvenční výrobní techniky mají někdy v těchto sektorech značná omezení. Mezi nimi byl pokrok technologie 3D tisku v letectví hodně usnadněn studiem a vývojem vylepšených kovových prášků.
3D tisk, někdy označovaný jako technologie aditivní výroby, je technika pro vrstvení materiálu za účelem vytváření trojrozměrných předmětů. Technologie 3D tisku se může pochlubit lepším využitím materiálu, rychlejšími výrobními cykly a větší svobodou designu než konvenční subtraktivní výroba nebo rovnocenné alternativy výroby materiálů. Technologie 3D tisku je široce používána v oblastech letectví, včetně lehké výroby, optimalizace součástí motorů, výroby dronů a výroby součástí letadel.
Zejména v leteckém průmyslu, kde jsou poměrně vysoké požadavky na výkonnost kovového prášku, je kovový prášek klíčovou surovinou pro technologii 3D tisku. Vysoce kvalitní kovové prášky vyžadují vlastnosti včetně dobré sféricity, tekutosti, vhodné distribuce velikosti částic a vysoké čistoty. Tyto vlastnosti přímo ovlivňují kvalitu a výkon 3D tištěného zboží, takže vývoj vylepšených kovových prášků se stal hlavním hnacím motorem pro zlepšení technologie leteckého 3D tisku.
Dvě často používané techniky přípravy při studiu a vývoji kovových prášků jsou metoda vakuové indukční tavné atomizace argonu (VIGA) a metoda plazmové rotující elektrody (PREP). Metodou PREP lze připravit kovové prášky s vysokou sféricitou, hladkým povrchem, úzkou distribucí velikosti částic prášku a dobrou tekutostí, což má jedinečné výhody v oblasti 3D tisku; metoda VIGA má vysoký výtěžek jemného prášku, ale problémy s dutým práškem a satelitním práškem. Vývoj a aktualizace nové generace práškové technologie a zařízení pro atomizaci plazmovou rotační elektrodou pomůže zvýšit výtěžnost jemného prášku a efektivitu výroby, a tím zvýšit kvalitu prášku PREP.
Kromě zlepšení techniky přípravy je výkon kovového prášku hodně ovlivněn jeho čistotou. Pro konkrétní použití, jako je letecký průmysl, mají spotřebitelé poměrně přesné standardy pro čistotu kovového prášku. Obsah kyslíku v prášku titanové slitiny je {{0}}.007 % až 0.013 %; obsah kyslíku v prášku z vysokoteplotní slitiny musí být regulován mezi 0,006 % a 0,018 %; a obsah kyslíku v prášku z nerezové oceli je 0,010 % až 0,025 %. Tato přísná kritéria čistoty zaručují důležité ukazatele, jako je mechanická pevnost 3D tištěných položek, odolnost proti korozi a výkon při vysokých teplotách.
Letecký 3D tisk také hodně závisí na distribuci velikosti částic kovového prášku. různé techniky 3D tisku a metody tvarování vyžadují různá kritéria distribuce velikosti částic prášku. Pro kovový 3D tisk je dnes nejčastěji používaný rozsah velikosti částic prášku 15–150 μm. Tiskárny provozované na laserech jako zdrojích energie jsou pro svou jemně zaostřenou skvrnu a jednoduché tavení jemného prášku vhodné pro použití prášků v rozmezí od 15 do 53 μm; Tiskárny využívající elektronové paprsky jako zdroje energie mají poněkud hrubší zaostřené světelné body, takže jsou vhodnější pro tavení hrubých prášků a pro použití prášků v rozmezí od 53 do 105 μm. prášek s velikostí částic 105–150 μm lze použít pro tiskárny s koaxiálním podáváním prášku.
Dalším rozhodujícím faktorem tekutosti kovového prášku je jeho kulovitost. Obecně řečeno, tekutost částic prášku je tím lepší, čím vyšší je jejich kulovitost. Aby byla zaručena bezchybná distribuce a podávání prášku během tisku, potřebuje 3D tisk kovového prášku kulovitost větší než 98 %. Hlavní techniky přípravy vysoce kvalitních 3D tištěných kovových prášků jsou aerosolizace a techniky rotující elektrody; práškový tvar vyrobený těmito dvěma procesy je tedy v podstatě kulový a splňuje vysoká kritéria 3D tisku.
Kromě vyspělé letecké technologie 3D tisku podporuje výzkum a vývoj nových kovových prášků inovace a vývoj technologie práškové metalurgie. Pomocí technik včetně lisování a slinování kovových prášků je prášková metalurgie důmyslnou metodou zpracování materiálů pro výrobu různých dílů. Letecká prášková metalurgie je široce používána k výrobě lehkých konstrukcí a složitých tvarovaných součástí. Technologie práškové metalurgie se dále rozvíjela a zdokonalovala s příchodem technologie 3D tisku, čímž vznikla kompozitní výrobní technologie „3D tisk + prášková metalurgie“.
Jednou z nových technik kombinující 3D tisk a technologie práškové metalurgie je práškový extruzní tisk (PEP). Nejprve důsledným smícháním kovových/keramických prášků s organickými pojivy za účelem výroby pelet, tato technika je poté formuje pomocí 3D tiskárny, odstraňuje pojiva z vyrobených polotovarů a nakonec je zhušťuje slinováním, aby se vyrobilo zboží s konzistentním a vynikajícím výkonem. Kromě přípravy bez plísní zvyšuje technologie PEP zpracovatelskou kapacitu vysoce obtížných a vysoce složitých součástí, takže nabízí efektivnější a flexibilnější výrobní řešení pro letecký sektor.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-optimizes-fluid-manifolds.html