การพิมพ์ 3D โลหะสามารถสร้างโครงสร้างช่องทางของเหลวที่ซับซ้อนได้หรือไม่?

1. หลักการทางเทคนิค: การแปลงที่แม่นยำจากโมเดลดิจิตอลเป็นโครงสร้างที่จับต้องได้
คุณสมบัติการวางเลเยอร์ของการผลิตสารเติมแต่งเป็นสิ่งที่ทำให้การพิมพ์โลหะ 3 มิติมีประโยชน์สำหรับการสร้างช่องของเหลว ตัวอย่างเช่นการไหลของกระบวนการสำหรับเทคโนโลยีการเลือกเลเซอร์ที่เลือก (SLM) สามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:
การสร้างแบบจำลองดิจิตอล: ใช้ซอฟต์แวร์ CAD เพื่อสร้างโมเดลมิติสาม - ของช่องของเหลวที่ปรับเส้นทางการไหลให้เหมาะสมข้าม - รูปร่างส่วนและปัจจัยความขรุขระพื้นผิว ตัวอย่างเช่น Multi - บล็อกวาล์วสัดส่วนสำหรับอุปกรณ์พิเศษใต้ทะเลใช้อัลกอริทึม AI เพื่อสร้างโครงสร้างทอพอโลยีเส้นทางการไหลโดยอัตโนมัติซึ่งตัดความต้านทานของเหลว 40%
การหั่นเลเยอร์: ในการสร้างเส้นทางการสแกนด้วยเลเซอร์ให้ตัดโมเดลเป็นชั้นบางที่มีความหนา 20 ถึง 50 μmตามแกน z - ไลบรารีกระบวนการอัจฉริยะของแพลตตินัมเทคโนโลยีสามารถจับคู่พลังงานเลเซอร์ความเร็วการสแกนและการตั้งค่าอื่น ๆ โดยอัตโนมัติสำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ช่วยให้ความแม่นยำของความหนาของผนังช่องต่ำกว่า± 0.05 มม.
เลเยอร์การหลอมละลายโดยเลเยอร์: สูง - ลำแสงเลเซอร์พลังงานที่เลือกละลายผงโลหะตามเส้นทางในขณะที่ได้รับการป้องกันโดยก๊าซเฉื่อย สิ่งนี้สร้างความแข็งแกร่งโดยการซ้อนชั้นที่ด้านบนของอีกชั้นหนึ่ง เทคโนโลยีอิเล็กตรอน Melting (EBM) ใช้การสแกนลำแสงอิเล็กตรอนในสภาพแวดล้อมสูญญากาศ มันเป็นสิ่งที่ดีสำหรับการทำวัสดุที่ยากต่อการประมวลผลอัลลอยอุณหภูมิสูง - สูงที่ใช้ในการสร้างช่องระบายความร้อนสำหรับใบมีดกังหันเครื่องยนต์ของเครื่องบิน
วิธีการผลิต "จากศูนย์" นี้จะออกไปด้วยความต้องการแม่พิมพ์และเครื่องมือตัดในกระบวนการดั้งเดิม นอกจากนี้ยังสามารถสร้างช่องสัญญาณการไหลที่ซับซ้อนได้โดยตรงรวมถึงรูปทรงเรขาคณิตที่ยากที่จะทำด้วยวิธีการดั้งเดิมเช่นช่องสัญญาณเกลียว, หลายช่องทาง - ช่องสัญญาณการไหลของสาขาและต้นไม้ biomimetic - เช่นช่องสัญญาณ
2, สถานการณ์สำหรับการใช้งาน: การฝึกฝนการพัฒนาในขอบเขตของการผลิต - การผลิตสิ้นสุด
การบินและอวกาศ: กรณีการใช้งานทั่วไปคือช่องระบายความร้อนของใบมีดกังหันในเครื่องยนต์การบิน ในการใส่หลอดทำความเย็นโดยใช้วิธีการหล่อแบบดั้งเดิมคุณต้องเจาะหรือเชื่อมเข้าด้วยกัน สิ่งนี้อาจทำให้เกิดการรั่วไหลและทำให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพน้อยลง และคุณสามารถใช้การพิมพ์โลหะ 3 มิติเพื่อสร้างช่องทางลอกเขาวงกตภายในที่ช่วยให้ก๊าซทำความเย็นครอบคลุมพื้นผิวใบมีดอย่างสม่ำเสมอ สิ่งนี้ปรับปรุงแรงขับของเครื่องยนต์อย่างมาก - เป็น - อัตราส่วนน้ำหนัก หัวฉีดเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ Leap Engine ที่ทำโดย GE โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติรวมช่องไหล 20 ช่องเป็นหนึ่งเดียวซึ่งทำให้มันเบาลง 25% และประหยัดเชื้อเพลิงได้ 15%
ชีวการแพทย์: การออกแบบของช่องของเหลวในการปลูกถ่ายที่ปรับแต่งมีผลโดยตรงว่าเนื้อเยื่อสามารถรักษาได้ดีเพียงใด ตัวอย่างเช่น 3D - การปลูกถ่ายสะโพกที่พิมพ์มีช่องทางที่มีรูพรุนที่มีคุณสมบัติ trabecular กระดูก biomimetic ที่ช่วยให้เซลล์กระดูกแพร่กระจาย ข้อเสนอแนะทางคลินิกแสดงให้เห็นว่าเวลาที่กระดูกรวมจะถูกตัดครึ่ง Maxwell Medical บริษัท ผู้ผลิตอัจฉริยะใน Xi'an ผลิตอุปกรณ์ 3D - อุปกรณ์ฟิวชั่น intervertebral ที่พิมพ์ด้วยช่องไหลภายในที่สามารถเลียนแบบการไหลเวียนของของเหลวของแผ่นดิสก์ intervertebral ธรรมชาติ สิ่งนี้จะลดความเสี่ยงของปัญหาหลังการผ่าตัด 30%
พลังงานและพลังงาน: 3D - เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนช่องสัญญาณการไหลช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการส่งผ่านความร้อน 20% และตัดการใช้วัสดุ 40% โดยการปรับปรุงเรขาคณิตของช่องสัญญาณการไหลในระบบทำความเย็นของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เทคโนโลยี Xi'an Ouzhong ผลิตแผ่นช่องสัญญาณโลหะผสมไทเทเนียมสำหรับอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่กระจายของเหลวระบายความร้อนอย่างสม่ำเสมอโดยใช้ไมโครมิเตอร์ - การออกแบบช่องสัญญาณระดับการไหล สิ่งนี้จะช่วยให้อุณหภูมิของเตาหลอมคริสตัลเดี่ยวภายใน± 0.5 องศา
3, ขอบเทคโนโลยี: การพัฒนาสองครั้งในการออกแบบอิสระและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
Design Freedom Revolution: ขั้นตอนดั้งเดิมถูก จำกัด ด้วยมุมที่แม่พิมพ์อาจถูกทำลายและเครื่องมือที่มีอยู่ การออกแบบของนักวิ่งจะต้องคำนึงถึงความง่ายในการผลิตการพิมพ์ . 3 d สามารถทำให้ช่องไหลได้ทุกมุมหรือโค้ง ตัวอย่างเช่นบล็อกวาล์วของ Sino Power สำหรับอุปกรณ์ใต้ทะเลใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อรวมรูกระบวนการ 12 รูดั้งเดิมเข้ากับช่องสัญญาณการไหลต่อเนื่อง 3 ช่อง สิ่งนี้จะลดปริมาตร 60% และการสูญเสียความดันลง 25%
การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุ: การพิมพ์ 3 มิติโลหะสามารถสร้างโครงสร้างเกรนละเอียดและทำให้วัสดุแข็งแรงขึ้นเนื่องจากมันแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ชิ้นส่วนช่องสัญญาณที่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียม TC4 โดย Platinum Lite มีความต้านทานแรงดึง 1100MPa ซึ่งแข็งแกร่งกว่า 15% การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยียังทำให้ผลิตภัณฑ์มีน้ำหนักเบากว่า 30% ซึ่งตรงกับความต้องการของอุตสาหกรรมการบินสำหรับ "ความแข็งแรงของ" น้ำหนักเบา+สูง - "
การประหยัดค่าใช้จ่ายและเวลาในการผลิต: การสร้างร่างกายวาล์วไฮดรอลิกแบบดั้งเดิมใช้เวลา 12 ขั้นตอนเช่นการหล่อการตัดเฉือนและการเชื่อมและอาจใช้เวลาถึง 6 เดือน . 3 การพิมพ์สามารถเปลี่ยนวัตถุดิบให้เป็นสินค้าที่สมบูรณ์ทั้งหมดในที่เดียว โครงการบล็อกวาล์วไฮดรอลิกของ Sino Power ได้ลดเวลาการส่งมอบลงเหลือสองสัปดาห์และลดค่าใช้จ่ายแม่พิมพ์ลง 90%. 3 d การพิมพ์มีค่าใช้จ่ายมากขึ้น - มีผลบังคับใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ที่กำหนดเองแบทช์ขนาดเล็ก
4. ปัญหาทางเทคนิคและวิธีการหลีกเลี่ยงพวกเขา
การพิมพ์โลหะ 3 มิติมีศักยภาพมากในการสร้างช่องของเหลว แต่ก็ยังมีปัญหาใหญ่สามประการในการแก้ปัญหา:
การควบคุมความขรุขระของพื้นผิว: ความขรุขระพื้นผิวของช่องสัญญาณที่ทำโดยกระบวนการ SLM เป็นปกติ RA250 - 400 μ m เพื่อให้บรรลุเกณฑ์การปิดผนึกสิ่งนี้จะต้องถูกนำลงไปที่ RA10 μ m หรือต่ำกว่าโดยใช้การขัดด้วยอิเล็กโทรไลต์หรือการยิง peening มหาวิทยาลัย Xi'an Jiaotong ได้สร้างเทคโนโลยี SLM ที่ช่วยสั่นสะเทือนด้วยอัลตราโซนิกซึ่งสามารถทำให้ Ra50 μ m พื้นผิวของช่องทางไหลซึ่งลดจำนวนขั้นตอนที่จำเป็นหลังจากการประมวลผล
การค้นหาข้อบกพร่องภายในช่องสัญญาณ: มันยากที่จะเห็นข้อบกพร่องเช่นไม่มีฟิวชั่นและความพรุน Platinum Equipment ได้พัฒนาอุปกรณ์สแกน CT อุตสาหกรรมที่สามารถค้นหาข้อบกพร่องภายในที่มีขนาดเล็กถึง 0.1 มม. อัตราการตรวจจับข้อบกพร่องสูงถึง 99.9% เมื่อใช้กับวิธีการรู้จำภาพ AI
Multi - การพิมพ์คอมโพสิตวัสดุ: เพื่อให้ระบบของเหลวที่ซับซ้อนทำงานได้คุณมักจะต้องรวมวัสดุที่หลากหลายเช่นช่องที่ไม่กัดกร่อนและโครงสร้างที่แข็งแกร่งมาก เทคโนโลยีการพิมพ์คอมโพสิตอาร์คคอมโพสิตของ Xi'an Ouzhong Technology ทำให้ช่องทางไหลของโลหะผสมไทเทเนียมและโครงสร้างสแตนเลสเชื่อมต่อในลักษณะที่ไม่สม่ำเสมอ เทคโนโลยีนี้มีความต้านทานแรงดึง 400 MPa ซึ่งเป็นสิ่งที่วิศวกรรมทางทะเลต้องการ