Apakah laju daur ulang bahan pencetakan logam tinggi?

一, Prinsip Teknis: Gagasan utama di balik memilih bahan dan mengendalikan antarmuka.
Tujuan utama pencetakan 3D multi-logam adalah untuk mendapatkan dua atau lebih logam untuk menyatu bersama secara metalurgi. Ada dua cara utama untuk melakukan ini: Powder Bed Bring (SLM/L-PBF) dan Deposisi Energi terarah (DED). Menggunakan teknologi SLM sebagai contoh, tiga masalah teknologi mendasar harus diselesaikan untuk memungkinkan pencetakan multi-logam:
Mengontrol kompatibilitas material
Pilih kombinasi logam yang memiliki perbedaan dalam koefisien ekspansi termal kurang dari 10% dan perbedaan titik leleh kurang dari 200 derajat. NASA menggunakan kombinasi paduan tembaga GRCOP-42 (titik lebur 1083 derajat) dan paduan suhu tinggi berbasis nikel-HR-1 (titik lebur 1390 derajat) untuk membuat ruang pembakaran mesin roket. Mereka melakukan ini dengan mengendalikan kepadatan energi laser (120-150 J/mm ³) dan kecepatan pemindaian (800-1200 mm/s) untuk membuat lapisan transisi 0,3mm yang mengikat kedua bahan secara bersamaan. Kekuatan tarik pada antarmuka adalah 420 MPa, yang 60% lebih tinggi dari metode membakar khas.
Renovasi sistem penyebaran bubuk
Proses penyebaran bubuk material tunggal konvensional tidak memadai untuk persyaratan deposisi bergantian multi-logam. Perangkat penyebaran bubuk elektrostatik Laboratorium IGCV Laboratorium Fraunhofer dapat secara selektif menyerap bubuk logam yang berbeda dengan mengirimkan medan elektrostatik -5000V ke platform konstruksi. Sistem ini menyebarkan bubuk paduan tembaga CW106C (lapisan dalam) dan bubuk baja 1.2709 (lapisan luar) dengan sangat akurat saat membuat ruang dorong jaket baja tembaga. Ini juga memulihkan 98% dari bubuk, yang tiga kali lebih efisien daripada penyebaran bubuk mekanik mekanik yang khas.
Mengontrol parameter proses secara real time
Saat mencetak dengan banyak logam, kekuatan laser, metode pemindaian, dan pengaturan lainnya harus diubah secara real time untuk setiap wilayah material. Teknologi Deposisi Logam 3E Meltio menggunakan sensor pintar untuk mengawasi suhu kolam cair secara real time (dengan kesalahan ± 5 derajat). Ini juga secara otomatis cocok dengan parameter deposisi paduan titanium (daya laser 400W) dan paduan aluminium (daya laser 250W). Saat membuat tanda kurung untuk mesin penerbangan, teknologi ini membuat area paduan titanium 38% lebih keras dan area paduan aluminium 18% lebih lama, yang 25% lebih baik daripada kinerja pencetakan bahan tunggal.
2, Penggunaan Umum: Bergerak dari Lab ke Praktek Pabrik
1. Aerospace: Membuat Ruang Pertobat lebih ringan dan lebih baik dalam mengelola panas
Ruang pembakaran mesin roket harus mampu menangani pembilasan gas pada 3000 derajat dan pendinginan oksigen cair pada -180 derajat. Untuk menghubungkan lapisan paduan tembaga dan cangkang paduan berbasis nikel di manufaktur tradisional, mereka harus dilas bersama dengan bahan peledak. Prosedur ini dapat memakan waktu hingga enam bulan. Setelah menggunakan teknologi pencetakan 3D multi-logam, ruang pembakaran bimetal baja tembaga Jerman Safran Group yang dibuat menggunakan teknik SLM telah memotong waktu manufaktur menjadi dua dan membuatnya 40% lebih ringan. Inovasi utama adalah penggunaan desain material bertingkat fungsional. Ada lapisan transisi Nicraly setebal 0,5mm antara paduan tembaga (GRCOP-84) dan baja (316L). Lapisan ini dengan lancar mengubah koefisien ekspansi termal dari 16,5 × 10 ⁻⁶/ derajat menjadi 12,8 × 10 ⁻⁶/ derajat, yang menghilangkan konsentrasi tegangan pada antarmuka.
2. Peralatan Energi: Revolusi saluran pendingin konformal dalam manufaktur
Dalam pembuatan cetakan injeksi, saluran air pendingin tradisional sebagian besar lurus karena batas pemrosesan. Ini membuat bidang suhu dalam cetakan tidak merata (dengan varian hingga 30 derajat), yang menurunkan kualitas produk yang dicetak. Teknik SLM bimetal Aerosint mencetak saluran pendingin Copper Alloy (CUCR1ZR) di dalam sisipan cetakan, yang membuat pendinginan tiga kali lebih efektif. Metode ini memotong waktu pendinginan untuk membuat cetakan bumper mobil dari 45 detik menjadi 18 detik, memotong penggunaan energi untuk produksi satu bagian sebesar 60%, dan membuat cetakan berlangsung lebih dari 2 juta kali lebih lama.
3. Biomedis: Menyesuaikan kinerja implan yang dipersonalisasi
Dibutuhkan 6 hingga 12 bulan untuk sendi prostetik paduan titanium tradisional untuk sepenuhnya terintegrasi dengan tulang. Para peneliti di Northwestern Polytechnical University telah menghasilkan cara baru untuk mencetak 3D titanium tantalum implan bimetal. Mereka melakukan ini dengan menempatkan struktur berpori tantalum (TA) (porositas 65%, ukuran pori 500 μm) pada permukaan paduan titanium (ti6al4V). Ini membuat ikatan antara implan dan jaringan tulang tiga kali lebih kuat. Bukti klinis menunjukkan bahwa implan sendi pinggul teknologi ini memiliki tingkat integrasi tulang 92% tiga bulan setelah operasi. Ini 50% lebih pendek dari waktu pemulihan untuk implan paduan titanium khas.