1, Sammanfattning av hållbarhetsproblem med metall 3D-utskrift
Inom flygindustrin avgör flygplanssäkerhet och pålitlighet direkt komponenternas livslängd. Extrema miljöförhållanden inklusive temperatur, tryck, vibrationer och korrosion kan orsaka stor hållbarhetstestning på 3D-utskrivna metallkomponenter. Oftast beror dessa svårigheter på följande:
Prestandamatchning och materialval: Flyg- och rymddelar måste motstå fientliga driftsförhållanden inklusive hög temperatur, högt tryck, snabbt luftflöde, etc. Även om metall 3D-utskriftsteknik kan skriva ut flera metallmaterial, är hur man väljer lämpliga material och garanterar att deras prestanda uppfyller designkraven ett svårt tekniskt problem.
Mikrostrukturen och prestandan hos komponenterna i 3D-utskrift av metall påverkas mycket av processparametrarna inklusive laserkraft, skanningshastighet, lagertjocklek, etc. Små processfel kan drastiskt förkorta komponenternas livslängd.
3D-tryckta metallprodukter krävs vanligtvis för efter-bearbetningsoperationer inklusive värmebehandling, bearbetning och beläggning för att öka deras hållbarhet och prestanda. Dessa efterbearbetningsprocedurer- kan dock också medföra nya brister eller förkorta komponentens livslängd.
Flygkomponenter utsätts ibland för alternerande belastningar under lång-användning, vilket kan orsaka utmattningsskador genom brottbeteende. Utmattningslivslängden för 3D-utskrivna metallobjekt kan påverkas mycket av deras mikrostruktur och felfördelning.
2, Särskild studie av hållbarhetsfrågor för 3D-utskrivna metallobjekt
Flyg- och rymdkomponenter måste ha strikta kriterier för termisk stabilitet, korrosionsbeständighet, styrka och andra egenskaper hos material samt kunna tolerera fientliga omgivningar såsom hög temperatur, högt tryck och korrosion.
Även om 3D-utskriftsteknik för metall kan skriva ut flera högpresterande metallmaterial, är det en svårighet som måste lösas hur man kan garantera att dessa material bevarar sina ursprungliga egenskaper under utskriftsprocessen.
Valet av material måste också ta hänsyn till tryckprocessens kompatibilitet för att garantera stabiliteten i tryckprocessen och komponentkvaliteten.
Utskriftsprocess och kvalitetskontroll: Komponenternas mikrostruktur och egenskaper påverkas väsentligt av parametrarna för 3D-utskriftsprocess av metall. Förändringar i lasereffekt och skanningshastighet, till exempel, kan orsaka brister inuti komponenten som porer och sprickor.
Andra element under hela tryckprocessen, såsom temperaturgradient och spänningsfördelning, kan potentiellt påverka komponenternas hållbarhet.
Strikta testkriterier och procedurer hjälper till att garantera att tryckt komponentkvalitet uppfyller designkriterier vad gäller kvalitetskontroll.
Ytbehandling efter terapi:
Kräver vanligtvis efter-bearbetningstekniker inklusive värmebehandling, bearbetning och beläggning för att öka deras hållbarhet och prestanda, metall 3D-utskrivna komponenter
Dessa efter-bearbetningsprocedurer kan dock också ge nya brister eller förkorta komponenternas livslängd. Till exempel kan termisk spänning som uppstår under värmebehandlingsprocessen orsaka komponentdeformation eller sprickbildning; porositet eller flagning kan uppstå under beläggningsprocessen.
Därför är det absolut nödvändigt att maximera efter-behandlingstekniken för att minska påverkan på komponenters hållbarhet.
Aeronautiska komponenter utsätts ibland för växlande belastningar under lång-användning, vilket kan orsaka utmattningsskador genom brottbeteende.
Utmattningslivslängden för 3D-utskrivna metallkomponenter kan påverkas mycket av deras mikrostruktur och felfördelning. Till exempel kan brister som hål och sprickor starta utmattningssprickorna.
För att bedöma deras hållbarhet i användbara applikationer är grundlig undersökning av utmattningsbeteendet hos 3D-utskrivna metallkomponenter avgörande.
3, Potentiella svar och framtida riktningar
Lösningar för hållbarhetsfrågorna för 3D-utskrift av metall inom flyg- och rymdindustrin finns i följande sfärer:
Förenkla materialval och matcha prestanda.
Undersök material i detalj och skapa högpresterande-metallmaterial som passar flygsektorn.
Skapa en materialdatabas för att erbjuda konsekventa materialvalskriterier för metall 3D-utskrift.
Kontrollera tryckprocessparametrar för att garantera att material behåller sina ursprungliga egenskaper under tryckprocessen.
Avancerad tryckteknik och kvalitetskontroll med hjälp av optimala utskriftsprocessinställningar för att minska förekomsten av defekter inklusive porer och sprickor.
Använd röntgentestning, ultraljudstestning etc. sofistikerad detektionsteknik för att undersöka tryckta varor med avseende på kvalitet.
Skapa en rigorös kvalitetskontrollmekanism för att garantera tryckt komponentkvalitet som uppfyller designkriterierna.
Förbättra metoderna för ytbehandling och efter-bearbetning.
Undersök och skapa efter-bearbetningsmetoder som passar för 3D-utskrivna metallkomponenter för att minimera effekterna på komponenternas livslängd.
Förenkla appliceringen av beläggningen för att öka beläggningens hållbarhet och vidhäftning.
Omfattande utredning av trötthet och frakturbeteende:
Undersök utmattningsbeteende hos 3D-printade metallkomponenter och bedöm deras uthållighet i användbara sammanhang.
Skapa en modell för förutsägelse av utmattningsliv för att ge komponentdesign och användning vetenskaplig grund.
Stärk forskningen och uppfinningen av metall 3D-utskriftsteknik och uppmuntra dess breda tillämpning inom flygindustrin, och stödjer därigenom teknisk innovation och industriell uppgradering.
Skapa ett system för industrins universitetsforskningssamarbete för att främja en grundlig integration av industriell uppgradering och teknisk innovation.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/turbo-intags-rör-with-additive-manufacturing.html