Gələcək tozda

İsveç şirkəti VBN Components aşqarları olan tozdan, əsasən qazma və freze kəsiciləri kimi alətlərdən istifadə edərək aşqar texnologiyalarından istifadə edərək polad məhsulları istehsal edir. 3D çap texnologiyası döymə və emal ehtiyacını aradan qaldırır, xammal sərfini azaldır və son istifadəçilərə yüksək keyfiyyətli materialların daha geniş seçimini təmin edir.

VBN komponentlərinin təklifinə məsələn, daxildir. Vibenit 290bu, İsveç şirkətinə görə, dünyanın ən sərt poladıdır (72 HRC). Vibenite 290-ın ​​yaradılması prosesi materialların sərtliyini tədricən artırmaqdır. İstədiyiniz hissələr bu xammaldan çap edildikdən sonra üyüdülmə və ya EDM-dən başqa heç bir əlavə emal tələb olunmur. Kəsmə, freze və ya qazma tələb olunmur. Beləliklə, şirkət ölçüləri 200 x 200 x 380 mm-ə qədər olan hissələr yaradır, həndəsəsi digər istehsal texnologiyalarından istifadə etməklə istehsal edilə bilməz.

Polad həmişə lazım deyil. HRL Laboratories-in tədqiqat qrupu 3D çap həlli hazırlayıb. alüminium ərintiləri yüksək gücü ilə. Bu adlanır nanofunksional üsul. Sadə dillə desək, yeni texnika 3D printerə xüsusi nanofunksional tozların tətbiqindən ibarətdir, daha sonra onlar nazik lazer təbəqələri ilə “sinterlənir” və bu da üçölçülü obyektin böyüməsinə səbəb olur. Ərimə və bərkimə zamanı yaranan strukturlar ərintinin nəzərdə tutulan mikro strukturu üçün nüvələşmə mərkəzləri rolunu oynayan nanohissəciklər sayəsində məhv edilmir və tam gücünü saxlayır.

Alüminium kimi yüksək möhkəmlikli ərintilər ağır sənayedə, aviasiya (məsələn, gövdə) texnologiyasında və avtomobil hissələrində geniş istifadə olunur. Nanofunksionalizasiyanın yeni texnologiyası onlara nəinki yüksək möhkəmlik, həm də müxtəlif forma və ölçülər verir.

Çıxma yerinə toplama

Ənənəvi metal emalı üsullarında tullantı material emal yolu ilə çıxarılır. Əlavə prosesi əks istiqamətdə işləyir - o, az miqdarda materialın ardıcıl təbəqələrinin tətbiqi və əlavə edilməsindən, rəqəmsal model əsasında demək olar ki, istənilən formanın XNUMXD hissələrinin yaradılmasından ibarətdir.

Bu texnika artıq həm prototipləmə, həm də model tökmə üçün geniş istifadə olunsa da, aşağı səmərəlilik və qeyri-qənaətbəxş material xassələri səbəbindən bazar üçün nəzərdə tutulan mal və ya cihazların istehsalında birbaşa istifadəsi çətin olmuşdur. Lakin dünyanın bir çox mərkəzlərində tədqiqatçıların işi sayəsində bu vəziyyət tədricən dəyişir.

Zəhmətkeş təcrübələr nəticəsində XNUMXD çapın iki əsas texnologiyası təkmilləşdirildi: metalın lazerlə çökdürülməsi (LMD) i seçici lazer əriməsi (ULM). Lazer texnologiyası 50D elektron şüa çapı (EBM) ilə mümkün olmayan incə detalları dəqiq şəkildə yaratmağa və yaxşı səth keyfiyyətini əldə etməyə imkan verir. SLM-də lazer şüasının nöqtəsi materialın tozuna yönəldilir, 250-3 mikron dəqiqliklə verilmiş nümunəyə uyğun olaraq yerli qaynaqlanır. Öz növbəsində, LMD özünü dəstəkləyən XNUMXD strukturlar yaratmaq üçün tozu emal etmək üçün lazerdən istifadə edir.

Bu üsullar təyyarə hissələrinin yaradılması üçün çox perspektivli olduğunu sübut etdi. və xüsusilə, metalın lazerlə çökdürülməsinin tətbiqi aerokosmik komponentlərin dizayn imkanlarını genişləndirir. Onlar mürəkkəb daxili strukturlara və keçmişdə mümkün olmayan gradientlərə malik materiallardan hazırlana bilər. Bundan əlavə, hər iki lazer texnologiyası mürəkkəb həndəsə məhsulları yaratmağa və geniş çeşidli ərintilərdən məhsulların geniş funksionallığını əldə etməyə imkan verir.

Keçən ilin sentyabrında Airbus A350 XWB istehsalını əlavə çap ilə təchiz etdiyini açıqladı. titan mötərizə, Arconic tərəfindən istehsal edilmişdir. Bu, son deyil, çünki Arconic-in Airbus ilə müqaviləsi titan-nikel tozundan 3D çapı nəzərdə tutur. Bədən hissələri i hərəkət sistemi. Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, Arconic lazer texnologiyasından deyil, EBM elektron qövsünün özünün təkmilləşdirilmiş versiyasından istifadə edir.

Metal emalında aşqar texnologiyalarının inkişafının mərhələlərindən biri, çox güman ki, 2017-ci ilin payızında Hollandiyanın Damen Shipyards Group-un baş qərargahında təqdim edilən ilk prototip olacaq. gəmi pervanesi adına metal ərintisi VAAMpeller. Əksəriyyəti artıq həyata keçirilmiş müvafiq sınaqlardan sonra modelin gəmilərdə istifadə üçün təsdiqlənmə şansı var.

Metal emalı texnologiyasının gələcəyi paslanmayan polad tozlarda və ya ərinti komponentlərində olduğundan, bu bazarın əsas oyunçuları ilə tanış olmağa dəyər. 2017-ci ilin noyabr ayında dərc edilmiş "Additive Manufacturing Metal Powder Market Report"a əsasən, 3D çap metal tozlarının ən mühüm istehsalçıları bunlardır: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Pervaneli çap WAAMpeller

Maye faza

Hal-hazırda ən məşhur metal aşqar texnologiyaları tozların istifadəsinə (yuxarıda qeyd olunan vibenit belə yaradılır) "sinterlənmiş" və başlanğıc material üçün tələb olunan yüksək temperaturda lazerlə əridilməsinə əsaslanır. Bununla belə, yeni anlayışlar ortaya çıxır. Pekindəki Çin Elmlər Akademiyasının Kriobiotibbi Mühəndislik Laboratoriyasının tədqiqatçıları bir üsul hazırlayıblar. "mürəkkəb" ilə 3D çap, ərimə nöqtəsi otaq temperaturundan bir qədər yuxarı olan metal ərintidən ibarətdir. “Science China Technological Sciences” jurnalında dərc olunan araşdırmada tədqiqatçılar Liu Jing və Wang Lei nanohissəciklərin əlavə edilməsi ilə qallium, vismut və ya indium əsaslı ərintilərin maye fazalı çapı üçün texnika nümayiş etdirirlər.

Ənənəvi metal prototipləmə üsulları ilə müqayisədə maye fazalı 3D çap bir sıra mühüm üstünlüklərə malikdir. Birincisi, üçölçülü strukturların istehsalının nisbətən yüksək sürətinə nail olmaq olar. Bundan əlavə, burada soyuducu suyun istiliyini və axınını daha çevik şəkildə tənzimləyə bilərsiniz. Bundan əlavə, maye keçirici metal qeyri-metal materiallar (məsələn, plastik) ilə birlikdə istifadə edilə bilər, bu da mürəkkəb komponentlər üçün dizayn imkanlarını genişləndirir.

Amerikanın Şimal-Qərb Universitetinin alimləri həmçinin əvvəllər məlum olduğundan daha ucuz və daha az mürəkkəb olan yeni metal 3D çap texnikası hazırlayıblar. Metal toz yerinə lazer və ya elektron şüaları istifadə edir adi soba i maye material. Bundan əlavə, üsul müxtəlif metallar, ərintilər, birləşmələr və oksidlər üçün yaxşı işləyir. Bu, plastiklə bildiyimiz burun möhürünə bənzəyir. "Mürəkkəb" elastomerin əlavə edilməsi ilə xüsusi maddədə həll edilmiş metal tozdan ibarətdir. Tətbiq zamanı otaq temperaturundadır. Bundan sonra, burundan tətbiq olunan material təbəqəsi sobada yaradılmış yüksək temperaturda əvvəlki təbəqələrlə sinterlənir. Texnika Advanced Functional Materials ixtisaslaşdırılmış jurnalında təsvir edilmişdir.

Çin Maye Metal Faza Çap Metodu

2016-cı ildə Harvard tədqiqatçıları XNUMXD metal konstruksiyaları yarada bilən başqa bir üsul təqdim etdilər. "havada" çap edilmiş. Harvard Universiteti digərlərindən fərqli olaraq lay-lay obyekt yaratmayan, lakin "havada" mürəkkəb strukturlar yaradan 3D printer yaradıb - metalın dərhal donmasından. Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbində hazırlanmış cihaz gümüş nanohissəciklərdən istifadə edərək obyektləri çap edir. Fokuslanmış lazer materialı qızdırır və onu birləşdirir, spiral kimi müxtəlif strukturlar yaradır.

Tibbi implantlar və təyyarə mühərrik hissələri kimi yüksək dəqiqlikli 3D çap edilmiş istehlak məhsullarına bazar tələbatı sürətlə artır. Məhsul məlumatları başqaları ilə paylaşıla bildiyinə görə, bütün dünyada şirkətlər metal tozuna və düzgün 3D printerə çıxışı olarsa, logistika və inventar xərclərini azaltmağa çalışa bilərlər. Məlum olduğu kimi, təsvir edilən texnologiyalar ənənəvi istehsal texnologiyalarını qabaqlayan mürəkkəb həndəsə metal hissələrinin istehsalını xeyli asanlaşdırır. İxtisaslaşdırılmış proqramların inkişafı, ehtimal ki, qiymətlərin aşağı düşməsinə və adi tətbiqlərdə də 3D çapın istifadəsinə açıqlığa gətirib çıxaracaq.

Ən sərt İsveç poladı - 3D çap üçün:

Dünyanın ən sərt polad - Uppsalada, İsveçdə hazırlanmışdır

Çap üçün alüminium film: 

Metallurgiyada sıçrayış: yüksək möhkəmlikli alüminiumun 3D çapı