Dyfodol mewn powdr

Mae cwmni Sweden VBN Components yn cynhyrchu cynhyrchion dur gan ddefnyddio technolegau ychwanegion gan ddefnyddio powdr gydag ychwanegion, yn bennaf offer megis driliau a thorwyr melino. Mae technoleg argraffu 3D yn dileu'r angen am ffugio a pheiriannu, yn lleihau'r defnydd o ddeunydd crai, ac yn rhoi dewis ehangach o ddeunyddiau o ansawdd uchel i ddefnyddwyr terfynol.

Mae'r cynnig o gydrannau VBN yn cynnwys ee. Vibenite 290sydd, yn ôl y cwmni o Sweden, y dur anoddaf yn y byd (72 HRC). Y broses o greu Vibenite 290 yw cynyddu'n raddol y caledwch deunyddiau hyd at. Unwaith y bydd y rhannau a ddymunir yn cael eu hargraffu o'r deunydd crai hwn, nid oes angen prosesu pellach heblaw malu neu EDM. Nid oes angen torri, melino na drilio. Felly, mae'r cwmni'n creu rhannau â dimensiynau hyd at 200 x 200 x 380 mm, na ellir cynhyrchu eu geometreg gan ddefnyddio technolegau gweithgynhyrchu eraill.

Nid oes angen dur bob amser. Mae tîm ymchwil o HRL Laboratories wedi datblygu datrysiad argraffu 3D. aloion alwminiwm gyda chryfder uchel. Fe'i gelwir dull nanofunctional. Yn syml, mae'r dechneg newydd yn cynnwys cymhwyso powdr nano-swyddogaethol arbennig i argraffydd 3D, sydd wedyn yn cael eu “sintered” gyda haenau tenau laser, sy'n arwain at dwf gwrthrych tri dimensiwn. Yn ystod toddi a chaledu, nid yw'r strwythurau canlyniadol yn cael eu dinistrio ac yn cadw eu cryfder llawn oherwydd bod y nanoronynnau'n gweithredu fel canolfannau cnewyllol ar gyfer microstrwythur arfaethedig yr aloi.

Defnyddir aloion cryfder uchel fel alwminiwm yn eang mewn diwydiant trwm, technoleg hedfan (ee ffiwslawdd) a rhannau modurol. Mae'r dechnoleg newydd o nanofunctionalization yn rhoi cryfder uchel nid yn unig iddynt, ond hefyd amrywiaeth o siapiau a meintiau.

Adio yn lle tynnu

Mewn dulliau gwaith metel traddodiadol, caiff deunydd gwastraff ei dynnu trwy beiriannu. Mae'r broses ychwanegyn yn gweithio i'r gwrthwyneb - mae'n cynnwys cymhwyso ac ychwanegu haenau olynol o ychydig bach o ddeunydd, gan greu rhannau XNUMXD o bron unrhyw siâp yn seiliedig ar fodel digidol.

Er bod y dechneg hon eisoes yn cael ei defnyddio'n helaeth ar gyfer prototeipio a castio model, bu'n anodd ei ddefnyddio'n uniongyrchol wrth gynhyrchu nwyddau neu ddyfeisiau a fwriedir ar gyfer y farchnad oherwydd effeithlonrwydd isel a phriodweddau deunydd anfoddhaol. Fodd bynnag, mae'r sefyllfa hon yn newid yn raddol diolch i waith ymchwilwyr mewn llawer o ganolfannau ledled y byd.

Trwy arbrofi manwl, mae dwy brif dechnoleg argraffu XNUMXD wedi'u gwella: dyddodiad laser o fetel (LMD) i toddi laser dethol (ULM). Mae technoleg laser yn ei gwneud hi'n bosibl creu manylion manwl gywir a chael ansawdd wyneb da, nad yw'n bosibl gydag argraffu trawst electron 50D (EBM). Yn SLM, mae blaen y trawst laser yn cael ei gyfeirio at bowdr y deunydd, gan ei weldio'n lleol yn ôl patrwm penodol gyda chywirdeb o 250 i 3 micron. Yn ei dro, mae LMD yn defnyddio laser i brosesu'r powdr i greu strwythurau XNUMXD hunangynhaliol.

Mae'r dulliau hyn wedi profi'n addawol iawn ar gyfer creu rhannau awyrennau. ac, yn benodol, mae dyddodiad laser o fetel yn ehangu'r posibiliadau dylunio ar gyfer cydrannau awyrofod. Gellir eu gwneud o ddeunyddiau gyda strwythurau mewnol cymhleth a graddiant nad oedd yn bosibl yn y gorffennol. Yn ogystal, mae'r ddwy dechnoleg laser yn ei gwneud hi'n bosibl creu cynhyrchion o geometreg gymhleth a chael ymarferoldeb estynedig o gynhyrchion o ystod eang o aloion.

Fis Medi diwethaf, cyhoeddodd Airbus ei fod wedi arfogi ei gynhyrchiad A350 XWB gydag argraffu ychwanegion. braced titaniwm, a weithgynhyrchir gan Arconic. Nid dyma'r diwedd, oherwydd mae contract Arconic gydag Airbus yn darparu ar gyfer argraffu 3D o bowdr titaniwm-nicel. rhannau corff i system gyriant. Fodd bynnag, dylid nodi nad yw Arconic yn defnyddio technoleg laser, ond ei fersiwn well ei hun o'r arc electronig EBM.

Mae'n debyg mai un o'r cerrig milltir yn natblygiad technolegau ychwanegion mewn gwaith metel fydd y prototeip cyntaf erioed a gyflwynwyd ym mhencadlys Grŵp Iard Longau Damen yr Iseldiroedd yng nghwymp 2017. llafn gwthio aloi metel a enwir ar ôl VAAMpeller. Ar ôl profion priodol, y mae'r rhan fwyaf ohonynt eisoes wedi'u cynnal, mae cyfle i'r model gael ei gymeradwyo i'w ddefnyddio ar fwrdd llongau.

Gan fod dyfodol technoleg gwaith metel yn gorwedd mewn powdrau dur di-staen neu gydrannau aloi, mae'n werth dod i adnabod prif chwaraewyr y farchnad hon. Yn ôl yr "Adroddiad Marchnad Powdwr Metel Gweithgynhyrchu Ychwanegion" a gyhoeddwyd ym mis Tachwedd 2017, y gwneuthurwyr pwysicaf o bowdrau metel argraffu 3D yw: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Grŵp Perfformiad Metaldyne, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Print llafn gwthio WAAMpeller

Cyfnod hylif

Mae'r technolegau ychwanegyn metel mwyaf adnabyddus ar hyn o bryd yn dibynnu ar ddefnyddio powdrau (dyma sut mae'r vibenite uchod yn cael ei greu) "sintered" a laser-asio ar y tymheredd uchel sy'n ofynnol ar gyfer y deunydd cychwyn. Fodd bynnag, mae cysyniadau newydd yn dod i'r amlwg. Mae ymchwilwyr o Labordy Peirianneg Cryobifeddygol yr Academi Gwyddorau Tsieineaidd yn Beijing wedi datblygu dull Argraffu 3D gydag "inc", sy'n cynnwys aloi metel gyda phwynt toddi ychydig yn uwch na thymheredd yr ystafell. Mewn astudiaeth a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn Science China Technological Sciences, mae'r ymchwilwyr Liu Jing a Wang Lei yn dangos techneg ar gyfer argraffu cyfnod hylif o aloion gallium, bismuth, neu indium gan ychwanegu nanoronynnau.

O'i gymharu â dulliau prototeipio metel traddodiadol, mae gan argraffu 3D cyfnod hylif sawl mantais bwysig. Yn gyntaf, gellir cyflawni cyfradd gymharol uchel o saernïo strwythurau tri dimensiwn. Yn ogystal, yma gallwch chi addasu tymheredd a llif yr oerydd yn fwy hyblyg. Yn ogystal, gellir defnyddio metel dargludol hylifol mewn cyfuniad â deunyddiau anfetelaidd (fel plastigion), sy'n ehangu'r posibiliadau dylunio ar gyfer cydrannau cymhleth.

Mae gwyddonwyr ym Mhrifysgol Gogledd-orllewin America hefyd wedi datblygu techneg argraffu 3D metel newydd sy'n rhatach ac yn llai cymhleth nag y gwyddys yn flaenorol. Yn lle powdr metel, laserau neu drawstiau electron, mae'n defnyddio popty confensiynol i deunydd hylif. Yn ogystal, mae'r dull yn gweithio'n dda ar gyfer amrywiaeth eang o fetelau, aloion, cyfansoddion ac ocsidau. Mae hyn yn debyg i'r sêl ffroenell rydyn ni'n ei hadnabod gyda phlastigau. Mae "Ink" yn cynnwys powdr metel wedi'i hydoddi mewn sylwedd arbennig gan ychwanegu elastomer. Ar adeg y cais, mae ar dymheredd ystafell. Ar ôl hynny, mae'r haen o ddeunydd a gymhwysir o'r ffroenell yn cael ei sintro â'r haenau blaenorol ar dymheredd uchel a grëwyd yn y ffwrnais. Disgrifir y dechneg yn y cyfnodolyn arbenigol Advanced Functional Materials.

Dull Argraffu Cyfnod Metel Hylif Tsieineaidd

Yn 2016, cyflwynodd ymchwilwyr Harvard ddull arall a all greu strwythurau metel XNUMXD. wedi'i argraffu "yn yr awyr". Mae Prifysgol Harvard wedi creu argraffydd 3D nad yw, yn wahanol i eraill, yn creu gwrthrychau fesul haen, ond yn creu strwythurau cymhleth "yn yr awyr" - o fetel rhewi ar unwaith. Mae'r ddyfais, a ddatblygwyd yn Ysgol Beirianneg a Gwyddorau Cymhwysol John A. Paulson, yn argraffu gwrthrychau gan ddefnyddio nanoronynnau arian. Mae'r laser â ffocws yn gwresogi'r deunydd ac yn ei ffiwsio, gan greu strwythurau amrywiol fel helics.

Mae galw'r farchnad am gynhyrchion defnyddwyr argraffedig 3D manwl uchel fel mewnblaniadau meddygol a rhannau injan awyrennau yn tyfu'n gyflym. Ac oherwydd y gellir rhannu data cynnyrch ag eraill, gall cwmnïau ledled y byd, os oes ganddynt fynediad at bowdr metel a'r argraffydd 3D cywir, weithio i leihau costau logisteg a rhestr eiddo. Fel y gwyddys, mae'r technolegau a ddisgrifir yn hwyluso gweithgynhyrchu rhannau metel o geometreg gymhleth yn fawr, cyn technolegau cynhyrchu traddodiadol. Mae datblygu cymwysiadau arbenigol yn debygol o arwain at brisiau is a bod yn agored i ddefnyddio argraffu 3D mewn cymwysiadau confensiynol hefyd.

Y dur anoddaf o Sweden - ar gyfer argraffu 3D:

Y dur anoddaf yn y byd - wedi'i wneud yn Uppsala, Sweden

Ffilm alwminiwm ar gyfer argraffu: 

Datblygiad arloesol mewn meteleg: argraffu 3D o alwminiwm cryfder uchel