1 Преглед на технологията за 3D печат на метал
Металният 3D печат, понякога наричан производство с метални добавки, е техника, при която триизмерни неща се създават чрез наслагване слой по слой на метални прахове или жици. Металният 3D печат предлага по-малко производствени разходи, по-кратки цикли на разработка и повече свобода на проектиране в сравнение с конвенционалното леене, коване или механична обработка. Тя може да бъде пригодена, за да отговаря на действителните нужди и да постигне интегрирано формиране на сложни геометрични форми.
Две видни приложения на технологията за 3D печат на метали в производството на лопатки на турбини на самолети са насочено енергийно отлагане (DED) и селективно топене в прахов слой (PBF.). Директно лазерно синтероване на метал (DMLS), лазерно селективно топене (SLM), топене с електронен лъч (EBM) и др. са част от PBF процеса. Използвайки лазер или електронен лъч, те нагряват метален прах до точката на топене, като по този начин постигат наслагване слой по слой. Процесът DED непрекъснато добавя метални жици или прахове към платформата на сградата след селективното им стопяване с помощта на лазерни лъчи, електронни лъчи, плазма или дъга като източници на топлина.
2 Метален 3D печат подобрява производителността на лопатките на турбината на самолета
Подобрете структурата на остриетата.
Обикновено със сложни повърхности със свободна форма, турбинните лопатки на самолетите изискват доста висока точност на производство. По-прецизни и усъвършенствани форми на острие, станали възможни благодарение на технологиите за 3D принтиране на метал, спомагат за максимизиране на аеродинамичните характеристики. Прецизният контрол на процеса на печат позволява да се произвеждат ножове със сложни охлаждащи канали и ефективни изолационни покрития, като по този начин се подобрява значително тяхното разсейване на топлината и капацитета им за издържане на температура.
За аерокрила на турбинни лопатки GE, например, постигна дизайна на многослойни външни стени, използвайки адитивно производство. Тази конструкция повишава температурната устойчивост на оригиналните турбинни лопатки, като по този начин подобрява охлаждащия им капацитет и следователно работната температура на двигателя. Понастоящем обект на изследователско внимание и основно предимство на технологията за 3D печат на метали при производството на лопатки на турбини на самолети е този по-ефективен метод за въздушно охлаждане.
Подобрете производителността на материала.
Високоефективни сплави, като титанови сплави, високотемпературни сплави на основата на никел и др., могат да се използват в технологиите за 3D печат на метали. Тези материали могат да понасят страхотни работни условия и имат изключителни механични качества и устойчивост на окисление. Чрез прецизно контролиране на микроструктурата и размера на зърната на материалите, технологията за 3D печат на метали помага да се увеличат максимално техните механични качества.
Изследователи от Масачузетския технологичен институт са открили, че добавянето на допълнителни етапи на термична обработка помага на фините зърна на 3D отпечатаните материали да бъдат превърнати в по-големи "колонови" зърна, по-здрави микроструктури и може да намали потенциала за пълзене на материала. Това развитие отваря пътя за промишлено 3D отпечатване на лопатки на газови турбини, което позволява на 3D отпечатаните лопатки да запазят по-добра гъвкавост и издръжливост в силно нагрята среда.
Разпознайте олекотената архитектура.
Чрез максимизиране на структурата и разпределението на материала на остриетата, технологията за метален 3D печат може да постигне олекотен дизайн и следователно по-ниско тегло без компромис с производителността. Това е много важно за ефективността на полета на самолета и подобряването на икономията на гориво. Например турбинните лопатки от титаниево-алуминиева сплав, произведени с метална 3D технология за печат, са почти половината от теглото на конвенционалните лопатки от никелова сплав, което значително намалява разхода на гориво и замърсителите.
Прекъснете цикъла на развитие и намалете разходите.
Бързото прототипно и персонализирано производство, станало възможно благодарение на технологията за 3D печат на метал, може значително да намали цикъла на разработване на лопатките на турбината на самолета. Директното отпечатване на сложни геометрични дизайни помага да се елиминират няколко процедури и разходи за матрици при конвенционалните производствени методи, като по този начин се намаляват производствените разходи. Освен това, отговаряйки на индивидуализираните изисквания за персонализиране на авиационния сектор, технологията за 3D печат на метал може също да постигне производство на малки партиди и много вариации.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-milling-cutter-tools.html