Apa saja kasus umum pencetakan 3D logam pada mesin industri berat?

1. Sistem propulsi kapal: revolusi "manufaktur cerdas" pada bilah jet pompa
Latar belakang kasus: Baling-baling kapal merupakan sumber tenaga utama kapal selam dan kapal besar. Bilah-bilah baling-baling ini harus mampu menangani kondisi fluida yang rumit dengan tekanan tinggi dan aliran cepat. Mesin penempa tempa berukuran besar digunakan dalam manufaktur tradisional, namun karena keterbatasan ukuran dan proses peralatan, sulit untuk membuat permukaan rumit dan saluran pendingin interior sekaligus.
Terobosan dalam teknologi: Tim Zhang Haiou di Universitas Sains dan Teknologi Huazhong mengembangkan teknologi pencetakan 3D "Micro Casting and Forging", yang menggabungkan proses pengecoran dan penempaan logam. Hal ini memungkinkan pembuatan bilah jet pompa yang terintegrasi dengan bahan aditif dan subtraktif melalui peleburan dan penempaan yang sinkron. Misalnya, teknologi ini memangkas waktu yang dibutuhkan untuk membuat pompa jet pendorong kapal besar dari 9 bulan menjadi 3 bulan. Hal ini juga meningkatkan sifat mekanik komponen sebesar 30%, membuatnya lebih akurat sebesar 0,5 mm hingga 0,1 mm, dan menghilangkan semua cacat pengecoran seperti retakan dan pori-pori.
Nilai bagi industri: Metode ini mengatasi batasan ukuran komponen logam besar, sehingga sistem propulsi kapal tidak harus menggunakan peralatan tempa seberat 10.000 ton. Hal ini menghemat banyak biaya dan waktu produksi. Saat ini, teknologi terkait telah digunakan pada kapal induk domestik, kapal pengangkut gas alam cair berukuran besar, dan alat berat nasional lainnya. Hal ini membantu sektor pembuatan kapal menjadi lebih cerdas dan ramah lingkungan.
2. "Kustomisasi cepat" roda gigi surya untuk peralatan pengeboran minyak
Latar belakang kasus ini: Roda gigi matahari pada set roda gigi planetary pada rig pengeboran Master Drilling perlu sering diganti, namun prosedur pengecoran yang biasa memerlukan waktu tiga bulan untuk menyediakannya, sehingga sulit untuk memenuhi kebutuhan darurat.
Sebuah langkah maju yang besar dalam teknologi: Dengan sistem pencetakan 3D Studio Metal Desktop, Anda dapat mencetak, menghilangkan lemak, menyinter, dan memanaskan roda gigi hanya dalam tiga minggu menggunakan penyemprotan perekat teknologi bubuk logam. Teknik nitridasi plasma telah membuat kekerasan permukaan roda gigi menjadi 64 HRC, jauh lebih tinggi daripada suku cadang palsu yang mencapai 45 HRC. Waktu pengiriman telah dipotong sebesar 80% dan biaya telah dipotong sebesar 60% pada saat yang bersamaan.
Nilai bagi industri: Contoh ini membuktikan bahwa pencetakan 3D logam lebih-efektif dan efisien dalam hal biaya untuk membuat sejumlah kecil suku cadang khusus untuk industri berat. 3Teknologi pencetakan D dapat menyediakan "produksi sesuai-permintaan", menghilangkan biaya inventaris cetakan, dan membantu mengoptimalkan iterasi desain untuk industri dengan mesin besar dan siklus pemeliharaan ekstensif, seperti pengeboran dan pertambangan minyak.
3. Aerospace: Desain nosel roket baru yang menggunakan lebih dari satu material
Latar belakang kasus ini: Sistem propulsi roket harus bekerja pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Nosel tradisional hanya menggunakan satu bahan, sehingga sulit untuk menemukan kompromi antara ketahanan panas dan konduktivitas termal.
Terobosan teknologi: InssTek dan Korea Aerospace Research Institute telah bekerja sama untuk menciptakan nosel roket multi{0}}material pertama di dunia menggunakan teknologi deposisi energi terarah (DED). Bagian dalam nosel terbuat dari aluminium perunggu, dan terdapat saluran pendingin per milimeter. Bagian luarnya terbuat dari Inconel 625, paduan berbahan dasar nikel-, dan bagian tambahannya terbuat dari paduan niobium C-103. Pencetakan berlapis dan perlakuan panas memungkinkan logam yang berbeda untuk disambung tanpa jahitan. Pengujian pembakaran menunjukkan bahwa material tersebut memiliki kekuatan 1200 MPa dan konduktivitas termal 40% lebih tinggi.
Nilai bagi industri: Multibahan pencetakan 3Dteknologi memberikan solusi khusus untuk sektor kedirgantaraan, melampaui batasan prosedur standar pada kombinasi material. Misalnya, Renishaw membuat engkol sepeda berbahan titanium alloy untuk tim bersepeda Inggris. Engkol ini memiliki struktur kisi internal yang membuatnya 30% lebih ringan namun tetap kuat, sehingga membantunya bersaing memperebutkan medali Olimpiade.
4. Peralatan Energi: "Cetakan-Pembuatan Gratis" dari Kapal Tekanan Raksasa
Latar belakang kasus ini: Pembuatan bejana tekan dengan cara-kuno melibatkan penggunaan cetakan dan pengelasan, yang memerlukan waktu lama dan dapat menyebabkan kebocoran. Sebuah perusahaan Finlandia bernama ANDRITZ perlu membuat wadah-baja tahan karat tahan asam untuk sektor kimia. Wadahnya harus berukuran lebar 900 milimeter dan tinggi 1600 milimeter. Tekanan uji harus 111 bar, meskipun tekanan desain hanya 10 bar.
Terobosan teknologi: Menggunakan teknologi arc additive manufacturing (WAAM), kawat baja tahan karat-tahan asam digunakan sebagai bahan baku, dan lengan robot memandu peleburan busur untuk membangun badan kontainer lapis demi lapis. Anda tidak memerlukan cetakan untuk teknik ini, dan mungkin bisa diproduksi dalam seminggu. Ini telah lulus uji standar EN 13445-3 dan memiliki tingkat pemanfaatan material sebesar 98%, yang 40% lebih besar dibandingkan metode pengelasan lainnya.
Nilai industri: Teknik WAAM cocok untuk-pembentukan komponen logam besar di dekat jaring, sehingga menghemat banyak waktu penelitian dan pengembangan peralatan energi. Nosel oven kokas lima outlet ArcelorMittal, misalnya, menggabungkan lima bagian terpisah menjadi satu bagian cetakan 3D. Hal ini memangkas waktu produksi dari empat bulan menjadi tiga minggu dan biaya pemeliharaan hingga setengahnya.
5. Otomasi Industri: Pencetakan Logam 3D Tanpa Struktur Pendukung Apa Pun
Latar belakang kasus ini: Saat Anda mencetak logam 3D dengan-cara lama, Anda harus membuat struktur pendukung agar benda kerja tidak bengkok, namun hal ini menghabiskan banyak bahan dan menghabiskan banyak uang untuk penyelesaiannya.
Terobosan teknologi: Unit kerja pengelasan laser yang dikerjakan bersama oleh KUKA dan HS Automation memungkinkan terjadinya “pencetakan tanpa dukungan” dengan menggerakkan robot KR IONTEC dan meja lipat secara bersamaan. Misalnya saja teknologi yang bisa mencetak bentuk rumit dengan ketebalan dinding 2 milimeter menggunakan alat berbahan stainless steel. Hal ini mengurangi jumlah bahan yang digunakan sebesar 98% dan waktu yang diperlukan untuk memangkas sebesar 75%. Itu juga dapat mencetak dengan sejumlah bahan berbeda, seperti paduan besi titanium dan nikel kromium.
Nilai industri: Teknologi pencetakan tanpa pengawasan memudahkan pembuatan suku cadang industri besar, terutama untuk pembuatan perkakas, perlengkapan khusus, dan lain-lain. Misalnya, Huashu High Tech memproduksi rangka sepeda motor listrik paduan titanium untuk Stark Future yang dapat dicetak dalam ukuran besar (720x420x650mm) menggunakan solusi manufaktur aditif berkelanjutan (CAMS). Hal ini membuat produksi empat kali lebih efisien dan memangkas biaya sebesar 30%.