Търсенето на леки, високопроизводителни и сложни структурни компоненти в аерокосмическия сектор нараства ежедневно с напредъка на технологиите. Въпреки че възходът на технологията за 3D печат доведе до радикални подобрения в сектора на аерокосмическото производство, конвенционалните производствени техники понякога имат значителни ограничения в тези сектори. Сред тях напредъкът на аерокосмическата технология за 3D печат е много улеснен от проучването и разработването на подобрени метални прахове.
3D печатът, понякога наричан технология за адитивно производство, е техника за натрупване на материал слой по слой за създаване на триизмерни елементи. Технологията за 3D печат може да се похвали с по-добро използване на материала, по-бързи производствени цикли и повече свобода на проектиране в сравнение с конвенционалното субтрактивно производство или равни алтернативи за производство на материали. Технологията за 3D печат се прилага широко в аерокосмическите области, включително олекотено производство, оптимизиране на компоненти на двигатели, производство на дронове и производство на компоненти за самолети.
Особено в космическата индустрия, където има доста големи нужди от производителност на метален прах, металният прах е решаваща суровина за технологията за 3D печат. Висококачествените метални прахове изискват свойства, включително добра сферичност, течливост, подходящо разпределение на размера на частиците и висока чистота. Тези свойства пряко влияят върху качеството и производителността на 3D отпечатаните стоки, така че разработването на подобрени метални прахове се превърна в основен двигател за подобряване на технологията за аеронавигационен 3D печат.
Две често използвани техники за подготовка при изследването и разработването на метални прахове са методът на вакуумно индукционно топене с аргонова пулверизация (VIGA) и методът с плазмен въртящ се електрод (PREP). Методът PREP може да подготви метални прахове с висока сферичност, гладка повърхност, тясно разпределение на размера на частиците на праха и добра течливост, което има уникални предимства в областта на 3D печата; методът VIGA има висок добив на фин прах, но има проблеми с кух прах и сателитен прах. Разработването и актуализирането на ново поколение технология и оборудване за прахообразна пулверизация с плазмен въртящ се електрод ще спомогне за повишаване на добива на фин прах и ефективността на производството, като по този начин ще подобри качеството на PREP праха.
Освен подобряването на техниката на приготвяне, ефективността на металния прах е силно повлияна от неговата чистота. За конкретни приложения като космическата промишленост, потребителите имат доста точни стандарти за чистотата на металния прах. Съдържанието на кислород в праха от титанова сплав е {{0}}.007% до 0.013%; съдържанието на кислород във високотемпературната сплав на прах трябва да се регулира между 0,006% и 0,018%; и съдържанието на кислород в праха от неръждаема стомана е 0,010% до 0,025%. Тези строги критерии за чистота гарантират важни показатели като механична здравина на 3D отпечатани елементи, устойчивост на корозия и висока температура.
Аерокосмическият 3D печат също зависи много от разпределението на размера на частиците на металния прах. разнообразните техники за 3D печат и методи за оформяне изискват различни критерии за разпределение на размера на частиците на праха. За метален 3D печат най-често използваният обхват на размера на прахообразните частици днес е 15–150 μm. Поради тяхното фино фокусирано петно и простото топене на фин прах, принтерите, работещи с лазери като източници на енергия, са подходящи за използване на прахове в диапазона от 15 до 53 μm; Принтерите, използващи електронни лъчи като източници на енергия, имат малко по-груби фокусирани светлинни петна, така че те са по-подходящи за топене на едри прахове и за използване на прахове, вариращи от 53 до 105 μm. прах с размер на частиците 105–150 μm може да се използва за принтери с коаксиално подаване на прах.
Друг решаващ фактор за течливостта на металния прах е неговата сферичност. Най-общо казано, течливостта на прахообразните частици е по-добра, колкото по-висока е тяхната сферичност. За да се гарантира безупречно разпределение и подаване на прах по време на печат, 3D печатът на метален прах се нуждае от сферичност от повече от 98%. Основните техники за подготовка за висококачествени 3D отпечатани метални прахове са аерозолизация и техники с въртящ се електрод; по този начин формата на прах, произведена от тези два процеса, е по същество сферична, удовлетворяваща високите критерии на 3D печата.
Освен усъвършенстването на технологията за 3D печат на самолети, изследването и разработването на нови метални прахове подкрепя иновациите и развитието на технологията на праховата металургия. Използвайки техники, включително пресоване и синтероване на метални прахове, праховата металургия е усъвършенстван метод за обработка на материали, произвеждащ различни части. Аерокосмическата прахова металургия се прилага широко за производство на леки конструкции и компоненти със сложна форма. Технологията на праховата металургия беше допълнително разработена и усъвършенствана с навлизането на технологията за 3D печат, като по този начин се генерира композитна производствена технология на "3D печат + прахова металургия".
Една нова техника, съчетаваща 3D печат и технологии на праховата металургия, е праховият екструзионен печат (PEP). Първо последователно смесване на метални/керамични прахове с органични свързващи вещества, за да се направят пелети, тази техника след това ги формира с помощта на 3D принтер, елиминира свързващите вещества от произведените заготовки и накрая ги уплътнява чрез синтероване, за да произвежда стоки с постоянна и изключителна производителност. Освен подготовката без мухъл, PEP технологията увеличава капацитета за обработка на трудни и много сложни компоненти, като по този начин предлага по-ефективно и гъвкаво производствено решение за аерокосмическия сектор.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-optimizes-fluid-manifolds.html