Bisakah-cetakan berukuran besar diproduksi melalui pencetakan 3D logam?

1. Sebuah langkah maju yang besar dalam-pencetakan 3D logam skala besar: dari laboratorium hingga pabrik
Ide utama di balik pencetakan 3D logam adalah menumpuk material logam di atas satu sama lain dan menggunakan-pancaran energi tinggi seperti laser atau berkas elektron untuk langsung membuat struktur yang rumit. Dalam hal pembuatan cetakan besar, terdapat kemajuan besar dalam tiga bidang:
Memperluas format peralatan
Peralatan laser radium LiM-X1500H dapat mencetak potongan berukuran 1290mm × 1180mm × 506mm. Ia dapat mencetak mesin penerbangan bagian bulat dan persegi secara bersamaan. Terdapat banyak struktur berongga dan tulang rusuk di bagian ini. Prosedur tradisional memerlukan pemrosesan blok dan penyambungan, sementara teknologi SLM memotong siklus produksi lebih dari 50% dan menggunakan lebih dari 90% material melalui pencetakan terintegrasi. Yang lebih penting lagi, peralatan LiM-X800H+ miliknya, yang dirilis pada tahun 2024, memiliki tinggi pembentukan jaring sebesar 2,5 meter dan mampu membuat komponen struktur spiral paduan titanium berukuran 418mm × 362mm × 2210mm. Hal ini membuktikan bahwa peralatan tersebut cukup stabil untuk membuat komponen yang besar dan ringan.
Kolaborasi antara banyak laser dan peningkatan proses
Mengontrol tekanan termal merupakan masalah-pencetakan skala besar. Saat mencetak rangka pesawat paduan titanium berukuran lebih dari 6-meter, laser Leiming mengadopsi teknologi kolaborasi multi-laser untuk mendapatkan tingkat tumpang tindih titik laser hingga 30%. Bila digunakan dengan pendekatan distribusi bubuk dinamis, hal ini menurunkan tegangan sisa sebesar 40%, yang memastikan bahwa dimensi komponen ultra-besar (6295mm × 2198mm × 614mm) sudah benar. Desain optimasi topologi penukar panas paduan aluminium (569mm × 527mm × 512mm) juga menunjukkan bagaimana teknologi SLM dapat digunakan untuk menggabungkan saluran aliran dan struktur utama. Hal ini menunjukkan betapa fleksibelnya metode ini untuk sistem pendingin yang kompleks.
Inovasi dalam manufaktur hibrid dan-pemrosesan
Laiming Laser telah mengembangkan solusi manufaktur aditif laser hijau untuk material anti-logam tinggi seperti tembaga murni. Sistem ini telah berhasil mencetak ruang dorong tembaga murni dan struktur sirip pembuangan panas. Metode ini melampaui batas penyerapan laser merah biasa pada bahan yang bereaksi cepat, sehingga pencetakan tembaga murni tiga kali lebih efisien. Kekasaran permukaannya adalah Ra<0.8 μ m, which meets the strict requirements for heat conductivity in the aerospace industry. At the same time, unique connecting technology has been created to satisfy the needs of huge moulds once they have been processed. Laser welding makes it easy to connect 3D printed pieces with traditional machining bases. This makes the structure stronger and speeds up the manufacturing process.
2. Penggunaan industri dalam pembuatan cetakan secara besar-besaran: mulai dari pengujian ide hingga pembuatannya dalam jumlah besar
Pencetakan 3D logam telah digunakan di beberapa-bisnis kelas atas untuk membuat cetakan besar, dan manfaatnya telah dibuktikan melalui-contoh dunia nyata:
Integrasi Ringan dan Fungsional di Dirgantara
Kebutuhan akan kerangka kerja drone yang ringan di-ekonomi dataran rendah telah menyebabkan penggunaan-pencetakan 3D skala besar. Luming Laser menggunakan LiM-X260A untuk mencetak rangka drone paduan titanium berukuran 153mm × 153mm × 25mm dan berat di bawah 0,3kg. Optimalisasi topologi mengurangi jumlah komponen dan jumlah langkah dalam proses produksi dari 12 menjadi 3. Siklus pencetakan juga dikurangi menjadi 5 jam. Skenario ini menunjukkan bahwa pencetakan 3D logam dapat menemukan keseimbangan antara berat dan kekuatan struktural, yang sangat penting untuk membuat peralatan pesawat bekerja lebih baik.
Peralatan energi: menyatukan sistem pendingin yang rumit menjadi satu kesatuan
Desain saluran pendingin pada cetakan penukar panas besar mempunyai dampak langsung terhadap efisiensi peralatan tenaga nuklir. Metode tradisional memerlukan ratusan lubang pendingin yang dibor ke dalam cetakan. Sebaliknya, pencetakan 3D logam menciptakan saluran air pendingin konformal yang memotong jarak aliran cairan pendingin sebesar 60% dan meningkatkan efisiensi perpindahan panas sebesar 25%. Misalnya, teknologi SLM digunakan untuk mencetak cetakan pembangkit uap tenaga nuklir yang memiliki saluran air pendingin yang lebarnya hanya 2 mm. Cetakan ini memiliki tinggi 1,2 meter dan memiliki pengatur suhu yang seragam, sehingga memecahkan masalah kelelahan material yang terjadi ketika komponen menjadi terlalu panas dalam proses tradisional.
Manufaktur Otomotif: Dengan Cepat Melakukan Perubahan pada Cetakan Besar
Kebanyakan cetakan panel mobil berukuran lebih besar dari 3 meter, dan metode pengecoran tradisional memerlukan siklus produksi percobaan 6 hingga 8 minggu. Dan pencetakan 3D logam memangkas waktu yang diperlukan untuk membuat inti cetakan menjadi dua minggu dengan memproduksinya secara langsung. Merek kendaraan energi baru tertentu menggunakan teknologi DED untuk memperbaiki cetakan-pengecoran besar. Lapisan-tahan aus pada permukaan cetakan diperbaiki dalam waktu 48 jam dengan memasukkan dan melelehkan bubuk secara bersamaan. Lapisan perbaikannya adalah lapisan keras HRC52, yang 20% ​​lebih keras dibandingkan metode pengelasan pada umumnya. Artinya cetakan tidak akan berubah bentuk karena zona yang terkena panas.
3. Tantangan Teknologi dan Tren Masa Depan: Dari Terobosan di Satu Titik hingga Restrukturisasi Lingkungan
Meskipun-pencetakan 3D logam skala besar memiliki banyak potensi, masih ada tiga masalah besar yang perlu diselesaikan sebelum dapat digunakan secara luas:
Mengontrol biaya dan kinerja material
Pembuatan cetakan membutuhkan bahan yang telah dipadamkan dan dikeraskan, namun pencetakan 3D dapat dengan cepat mendinginkan bahan sehingga membuatnya lebih rapuh. Solusinya adalah dengan membuat-bubuk baja tua martensit bertekanan rendah dan memanaskannya-untuk membuatnya lebih sulit mencapai 52HRC. Dengan menggunakan teknik pencetakan bahan gradien, lapisan keras diletakkan pada permukaan cetakan sekaligus menjaga matriks keras di area inti. Ini menyeimbangkan ketahanan aus dan ketahanan benturan.
Menguji stabilitas dan kualitas dalam proses
Saat mencetak dalam skala besar, panas berlebih atau kontaminasi bubuk dapat menyebabkan tingkat kesalahan meningkat. Industri ini mendorong-teknologi pemantauan di tempat, seperti peralatan LiM-X800H+ yang menggabungkan pencitra termal inframerah dan sistem pemantauan kolam lelehan dengan laser radium. Teknologi ini dapat mengubah kekuatan laser secara real time dan mengurangi jumlah cacat dari 3% menjadi 0,5%. Pada saat yang sama, model prediksi kerusakan berbasis AI dapat menemukan faktor risiko terlebih dahulu dengan melihat data pencetakan sebelumnya, sehingga membantu menjaga kualitas lebih stabil.
Kolaborasi dan standardisasi dalam rantai industri
Membuat cetakan berukuran besar memerlukan penggabungan beberapa langkah, seperti pencetakan 3D, pemesinan CNC, dan perlakuan panas. GF Processing Solutions telah meluncurkan solusi manufaktur "suku cadang hibrid" yang menggunakan stasiun kerja otomatis untuk menggabungkan proses subtraktif dan aditif secara mulus. Ini mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk membuat cetakan sebesar 40%. Pengenalan standar ISO/ASTM 52921 juga menetapkan standar untuk faktor-faktor penting seperti toleransi dimensi dan kekasaran permukaan untuk pencetakan 3D logam skala besar. Hal ini memungkinkan industri untuk menggunakan teknologi ini dalam skala luas.