Hur kan metall 3D -utskrift appliceras på tillverkningen av hydrauliska systemkomponenter?

1. Ett teknologiskt genombrott: från "omöjligt" till "hög precision"
När det gäller att göra hydrauliska delar är den svåraste delen att utforma de inre flödeskanalerna. För att gå med i kanaler måste traditionella metoder korsborr, men på grund av de linjära gränserna för mekanisk bearbetning genereras lätt rätvinklar där kanaler möts. Detta orsakar vätskturbulens, tryckförlust och läckor.Metall 3D -tryckningTeknik kommer helt över denna fysiska barriär genom att stapla material ovanpå varandra:
Designa flödeskanalen för optimering
Aidro Hydraulics, ett italiensk företag, använder Selective Laser Melting (SLM) -teknologi för att göra den inre flödeskanalen för hydraulventilblocket till en krökt form med rundade hörn. Detta blir av med de blinda fläckarna som orsakas av äldre metoder. Denna förändring minskar vätskemotståndet med 40% och tryckförlust med 25%, och den hindrar också smuts från att bygga upp och orsaka tätningsfel. Till exempel minskar dess 3D-tryckta rostfritt stålventilblock volymen med 60% jämfört med standardkonstruktioner vid reglering av en enda actioncylinder och vikten från 30 kg till 5 kg, vilket kraftigt ökar flexibiliteten i drift.
Ett stort steg framåt i hur material fungerar
Metall 3D-tryckning har gjort det möjligt att använda högpresterande material som titanlegeringar, nickelbaserade högtemperaturlegeringar och martensitiska stål i industrin. Den tyska Liebherr-gruppen skapade en 3D-tryckt titanlegeringsspoiler hydraulisk del för Airbus A380 som är 35% lättare och har en draghållfasthet på 980MPA och en trötthetsliv på mer än 12 miljoner testcykler. Genom att förbättra värmebehandlingsprocessen kan densiteten för 3D -tryckta delar också nå 99,5%, vilket är nästan lika högt som för smidda delar och är tillräckligt stark för att arbeta i hydrauliska system som arbetar vid höga tryck (över 250 bar).
Utskrift med mer än en typ av material
Den nya Liquid Metal 3D -trycktekniken gör det möjligt att kombinera hydrauliska delar på ett sätt som fungerar. Till exempel kan du göra hydrauliska ventilkroppar med inbyggda sensorer som kan övervaka vätsktrycket och temperaturen i realtid genom sammansatt tryckning med låg smältpunkt galliumbaserade legeringar och rostfritt stål. Detta ger intelligenta hydrauliska systemdatastöd.
2. Ändra hur saker görs: från "lång cykel" till "snabb iteration"
Det kan ta 6 till 12 månader att designa, kasta, maskin, montera och testa typiska hydrauliska delar. Metall 3D -utskrift gör "design som tillverkning" möjlig genom att kombinera digital design och tillsatsstillverkning på ett sätt som gör utvecklingen snabbare.
Lättvikt och optimering av topologi
Genom optimering av topologin kombinerar University of Pennsylvania 17 delar till en struktur med användning av 3D -tryckta hydrauliska grenar gjorda av Inconel 718 -legering. Detta minskar vikten med 70%. Emellertid hålls noggrannhetsfelet för den interna flödeskanalen inom ± 0,05 mm med CT -skanningsverifiering, och den klarar 250bar -trycktestet.
Liten satsekonomi
3D -utskrift är 60% billigare än traditionella metoder för att göra anpassade hydrauliska delar. AIDRO använde 3D -utskrift för att göra en aluminiumlegering integrerad grenrör för jordbruksmaskiner som är 50% mindre och 75% lättare. Kostnaden för varje artikel ökade med endast 15%, och det fanns inga avgifter för mögelöppning. Denna "on-demand tillverkning" -teknik minskar tiden det tar för att leverera hydrauliska delar från månader till dagar.
FUNKTIONER
Domin Fluid Power i USA förändrade den 3D -tryckta servoventilen för att kombinera 20 delar till 3. Detta minskade volymen med 25% och vikten med 15%. Samtidigt ökar den nominella flödeshastigheten med 25% och mängden läckage sjunker med 20% tack vare intern kanaloptimering. Ventilkroppen har en elektronisk styrenhet och ett hydrauliskt ställdon, som tillsammans tillverkar en elektromekanisk hydraulisk integrerad enhet. Detta gör det lättare att sätta ihop och ta hand om systemet.
3. Användning i branschen: från "laboratorium" till "skala upp"
Processen att göra metall 3D -utskrift mer kommersiell i det hydrauliska området påskyndas. Till exempel arbetar Airbus och Liebherr i flyg- COMAC C919 har platina lite 3D -tryckt titanlegeringshydrauliska rörledningsfogar som klarar luftvärdighetstestning och har en trötthetsstyrka på 92% av smidda delar tack vare kornförfiningstekniken.
bilindustrin
Den 3D-tryckta titanlegeringskolvarna i Porsche 911 GT2 RS-racingfordon har optimerats med interna kylkanaler för att öka motorkraften med 30 hästkrafter. Dessutom gör 3D -tryckta delar för det hydrauliska fjädringssystemet bilchassit att svara 40% snabbare, vilket är nödvändigt för autonom körning för att fungera bra.
Tunga och energibranscher
Zoomlion har använt 3D-tryckta hydraulventilblock på kranar som kan lyfta 3000 ton. Detta har gjort pumpstationer 18% effektivare och minskat energianvändningen med 15% genom att optimera kanalerna. Inom kärnkraftsindustrin har 3D-tryckta tantalmetallhydrauliska beslag godkänt 100 000 test vid högt tryck, vilket är vad fjärde generationens kärnreaktorer behöver för att utföra under hårda förhållanden.
4. Utmaning och framtid: från "teknologiskt genombrott" till "ekologisk rekonstruktion"
Metal 3D -utskrift har mycket potential inom den hydrauliska industrin, men den har fortfarande vissa problem när det gäller att använda den i stor skala:
Göra material och processer på samma sätt
Just nu är prestandadata för 3D -tryckta hydrauliska delar överallt och det finns inte ett enda standardsystem för det. Exempelvis kan korrosionsbeständigheten för 316L rostfritt stål med SLM -metoden förändras med så mycket som 20% på grund av variationer i storleken på pulverpartiklarna och skanningstekniken. För att hjälpa till med design måste en branschdatabas inrättas.
Teknik för efterbehandling och upptäckt
3D -tryckta delar har normalt en ytråhet (RA -värde) på 6 toen μm, som måste sänkas till mindre än 0,8 μm med användning av elektrolytisk polering eller mikroslipning för att uppfylla hydrauliska tätningsstandarder. Dessutom gör de höga kostnaderna för industriell CT -skanning (mer än 5000 yuan för en inspektion) det svårt att hålla kvaliteten hög i stor tillverkning.
Arbeta tillsammans för att komma med nya idéer i industrikedjan
Den hydrauliska sektorn måste skapa ett nätverk av leverantörer av 3D -utrustning, materiell leverantörer och mjukvaruutvecklare. Till exempel arbetade AIDRO med den tyska affärs -EOS för att skapa specialiserad hydraulisk komponentdesignprogramvara som lägger till optimeringsalgoritmer för flödeskanal till CAD -system. Detta minskar designtiden med 70%.