Seberapa tahan lama bagian transmisi yang diproduksi menggunakan teknologi pencetakan logam?

1. Kinerja material: lompatan dari "dapat digunakan" ke "optimal"
Terobosan dalam penelitian bahan telah membuat pencetakan 3D logam bertahan lebih lama. Misalnya, paduan titanium, nikel - paduan berbasis, dan paduan entropi- tinggi semuanya tinggi - materi kinerja. Bagian cetaknya telah dilakukan sebaik atau lebih baik dari pengampunan tradisional dalam suhu - tinggi dan situasi stres - tinggi.
Paduan titanium ringan dan kuat.
Pencetakan 3D bagian transmisi paduan titanium adalah umum di industri kedirgantaraan. Misalnya, Bugatti membuat kaliper rem titanium yang beratnya hanya 2,9 kg menggunakan teknologi laser bubuk laser (PBF - lb). Ini adalah pengurangan berat 41,6% dibandingkan dengan pengampunan tradisional. Pada saat yang sama, desain optimasi topologi memotong wilayah konsentrasi tegangan sebesar 30% dan menjaga kekuatan tarik pada 800MPA pada suhu tinggi 600 derajat, yang dibutuhkan sistem pengereman balap F1.
Nickel - paduan berbasis yang menahan korosi dan kelelahan
Pencetakan 3D dari nikel - Paduan penggerak paduan berbasis poros telah memperbaiki masalah korosi intergranular yang terjadi dalam prosedur pengelasan tradisional dalam industri petrokimia. Setelah 100.000 pengujian kelelahan, bagian poros Inconel 718 yang diproduksi perusahaan tertentu menggunakan teknologi peleburan elektron beam (EBM) memiliki tingkat perambatan retak 50% lebih rendah daripada pemandu. Selama proses pencetakan, sedikit struktur butiran ekuiax yang tumbuh, yang merupakan kunci untuk menghentikan retakan dari awal.
Paduan entropi tinggi dapat beradaptasi dengan berbagai lingkungan.
Karena mereka memiliki beberapa komponen utama, paduan entropi tinggi dapat menjaga kekuatan mereka bahkan pada suhu tinggi. Paduan entropi - yang tinggi untuk pencetakan 3D yang dibuat oleh tim peneliti tertentu adalah 200% lebih baik untuk menolak oksidasi pada suhu tinggi 600 derajat daripada nikel khas - paduan berbasis. Optimalisasi topologi telah membuat bilah turbin mesin penerbangan 30% lebih ringan sambil menjaganya tetap kuat dan bertahan 1,5 kali lebih lama dari bagian biasa.
2. Meningkatkan proses: Bergerak dari "cetakan" ke "kinerja yang dapat dikendalikan"
Kekuatan pencetakan 3D logam tergantung pada bahan dan seberapa baik parameter proses dikontrol. Dengan mengoptimalkan faktor -faktor seperti kekuatan laser, kecepatan pemindaian, dan ketebalan lapisan dengan cara yang bekerja bersama, dimungkinkan untuk secara aktif menekan kelemahan internal pada bagian -bagian dan mengontrol kualitas jaringan dalam arah tertentu.
Teknologi untuk menekan cacat
Pori dan celah adalah masalah paling umum yang membuat produk cetak kurang tahan lama. Misalnya, dengan teknologi SLM, teknik "pemindaian pulau" membagi area pemindaian lapisan tunggal - menjadi beberapa pulau kecil dan mengubah arah pemindaian secara acak. Ini dapat sangat menurunkan stres residual dan porositas dari 3% menjadi kurang dari 0,2%. Pengujian ultrasonik menunjukkan bahwa kepadatan kesalahan internal roda gigi cetak 3D yang dibuat oleh perusahaan tertentu adalah 80% lebih rendah dari coran tradisional, dan roda gigi berlangsung tiga kali lebih lama sebelum mereka mogok.
Mengatur kinerja organisasi
Mengontrol input energi laser memungkinkan untuk mendapatkan distribusi gradien ukuran butir di berbagai bagian bagian. Misalnya, pemindaian kepadatan energi- tinggi digunakan di keyway poros transmisi untuk membuat zona penguatan butir {2} {2} {2} {2<10 μ m), which makes the material more resistant to wear. Low energy density scanning is used in the shaft area to create coarse grain regions (grain size 50–100 μ m) and make the material less brittle. Compared to regular parts, this "functionally graded material*" design makes 3D printed shaft parts work 40% better overall.
Teknologi untuk memperkuat setelah diproses
Hot isostatic pressing (hip) dan shot peening adalah dua post - metode perawatan yang dapat membuat objek cetak bahkan lebih tahan lama. Setelah perawatan pinggul, pembawa gear planet cetak 3D yang dibuat oleh perusahaan tertentu memiliki kepadatan yang lebih tinggi (dari 99,2% hingga 99,95%) dan ketangguhan dampak suhu kamar yang lebih tinggi (dari 25J/cm² hingga 45J/cm²). Perawatan peening tembakan meningkatkan tekanan tekan permukaan ke -600MPa dan batas kelelahan sebesar 25%.
3. Kasus aplikasi: dari lab ke pabrik, validasi
Beberapa industri telah menguji ketahanan bagian transmisi dicetak 3D logam, dan penggunaannya tumbuh dari peralatan akhir - yang tinggi ke item sehari -hari.
Aerospace: Disk untuk turbin mesin
Perusahaan penerbangan tertentu mencetak nikel - berbasis disc turbin paduan menggunakan teknologi SLM. Suhu operasi diturunkan sebesar 50 derajat dengan menambahkan saluran pendingin konformal internal, dan beratnya diturunkan sebesar 15% dengan mengoptimalkan topologi. Setelah 1000 jam pengujian bangku, - creep life yang tinggi telah meningkat sebesar 20% dibandingkan dengan pengampunan reguler. Ini berarti dapat memenuhi kebutuhan generasi baru mesin pesawat terbang.
Mobil energi baru: poros motor
Perusahaan mobil tertentu menggunakan cetakan pasir dicetak 3D - untuk melakukan uji air kartu komersial - poros motor yang didinginkan. Desain saluran aliran spiral interior membuat disipasi panas 40% lebih baik, dan beratnya naik dari 8 kg menjadi 5 kg, yang merupakan penurunan 37,5%. Leher gandar hampir tidak dikenakan ke bawah 0,02mm setelah 200.000 kilometer {- pengujian dunia nyata, yang jauh lebih sedikit dari batas desain standar 0,1mm untuk bagian.
Pegangan sendi buatan adalah perangkat medis.
Perusahaan medis tertentu membuat batang sendi hip titanium paduan melalui pencetakan 3D. Bobotnya dikurangi dari 200g menjadi 120g yang biasa dengan desain struktur kisi, dan porositas dijaga antara 60% dan 80% untuk membantu sel tulang tumbuh. Setelah lima tahun klinis mengikuti - ke atas, waktu pemulihan pasien setelah operasi dipotong 30%, dan tingkat di mana prostesis terlepas turun dari 5%menjadi 0,5%.