Baadaye katika poda

Kampuni ya Uswidi ya VBN Components huzalisha bidhaa za chuma kwa kutumia teknolojia ya nyongeza kwa kutumia poda yenye viungio, hasa zana kama vile vichimbaji na vikataji vya kusaga. Teknolojia ya uchapishaji ya 3D huondoa hitaji la kughushi na kutengeneza, inapunguza matumizi ya malighafi, na huwapa watumiaji wa mwisho chaguo pana la nyenzo za ubora wa juu.

ofa ya vipengele VBN ni pamoja na mfano. Vibenite 290ambayo, kulingana na kampuni ya Uswidi, ni chuma kigumu zaidi duniani (72 HRC). Mchakato wa kuunda Vibenite 290 ni kuongeza hatua kwa hatua ugumu wa vifaa hadi. Mara tu sehemu zinazohitajika zinachapishwa kutoka kwa malighafi hii, hakuna usindikaji zaidi isipokuwa kusaga au EDM inahitajika. Hakuna kukata, kusaga au kuchimba visima inahitajika. Kwa hivyo, kampuni inaunda sehemu na vipimo hadi 200 x 200 x 380 mm, jiometri ambayo haiwezi kuzalishwa kwa kutumia teknolojia nyingine za utengenezaji.

Chuma haihitajiki kila wakati. Timu ya watafiti kutoka Maabara ya HRL imetengeneza suluhisho la uchapishaji la 3D. aloi za alumini kwa nguvu ya juu. Inaitwa njia ya nanofunctional. Kuweka tu, mbinu mpya inajumuisha kutumia poda maalum za nanofunctional kwa printer ya 3D, ambayo ni "sintered" na safu nyembamba ya laser, ambayo inaongoza kwa ukuaji wa kitu cha tatu-dimensional. Wakati wa kuyeyuka na kukandishwa, miundo inayotokana haiharibiwi na kuhifadhi nguvu zao kamili kwa sababu ya nanoparticles kufanya kama vituo vya nucleation kwa muundo mdogo wa aloi.

Aloi za nguvu za juu kama vile alumini hutumiwa sana katika tasnia nzito, teknolojia ya anga (km fuselage) na sehemu za magari. Teknolojia mpya ya nanofunctionalization huwapa sio tu nguvu za juu, lakini pia aina mbalimbali za maumbo na ukubwa.

Kuongeza badala ya kutoa

Katika njia za jadi za ufundi wa chuma, nyenzo za taka huondolewa na machining. Mchakato wa kuongeza hufanya kazi kinyume chake - inajumuisha kutumia na kuongeza safu zinazofuatana za kiasi kidogo cha nyenzo, na kuunda sehemu za XNUMXD za karibu sura yoyote kulingana na mfano wa digital.

Ijapokuwa mbinu hii tayari inatumika sana kwa uigaji na uonyeshaji wa kielelezo, matumizi yake moja kwa moja katika utengenezaji wa bidhaa au vifaa vinavyokusudiwa sokoni yamekuwa magumu kutokana na ufanisi mdogo na sifa za nyenzo zisizoridhisha. Hata hivyo, hali hii inabadilika polepole kutokana na kazi ya watafiti katika vituo vingi duniani kote.

Kupitia majaribio ya uchungu, teknolojia mbili kuu za uchapishaji wa XNUMXD zimeboreshwa: laser utuaji wa chuma (LMD) i kuyeyuka kwa laser ya kuchagua (ULM). Teknolojia ya laser inafanya uwezekano wa kuunda kwa usahihi maelezo mazuri na kupata ubora mzuri wa uso, ambao hauwezekani kwa uchapishaji wa boriti ya elektroni ya 50D (EBM). Katika SLM, hatua ya boriti ya laser inaelekezwa kwenye poda ya nyenzo, kulehemu ndani ya nchi kulingana na muundo uliopewa kwa usahihi wa 250 hadi 3 microns. Kwa upande mwingine, LMD hutumia leza kusindika poda ili kuunda miundo ya XNUMXD inayojitegemea.

Njia hizi zimethibitisha kuahidi sana kwa kuunda sehemu za ndege. na, haswa, uwekaji wa chuma wa laser huongeza uwezekano wa muundo wa vifaa vya anga. Wanaweza kufanywa kutoka kwa vifaa na miundo tata ya ndani na gradients haiwezekani katika siku za nyuma. Kwa kuongeza, teknolojia zote za laser hufanya iwezekanavyo kuunda bidhaa za jiometri tata na kupata utendaji wa kupanuliwa wa bidhaa kutoka kwa aina mbalimbali za aloi.

Septemba iliyopita, Airbus ilitangaza kuwa imeweka toleo lake la A350 XWB kwa uchapishaji wa nyongeza. mabano ya titani, iliyotengenezwa na Arconic. Huu sio mwisho, kwa sababu mkataba wa Arconic na Airbus hutoa uchapishaji wa 3D kutoka poda ya titanium-nikeli. sehemu za mwili i mfumo wa propulsion. Hata hivyo, ni lazima ieleweke kwamba Arconic haitumii teknolojia ya laser, lakini toleo lake la kuboreshwa la arc ya elektroniki ya EBM.

Mojawapo ya hatua muhimu katika ukuzaji wa teknolojia ya kuongezea katika ufundi chuma inawezekana kuwa mfano wa kwanza kabisa kuwasilishwa katika makao makuu ya Kikundi cha Uholanzi cha Damen Shipyards katika msimu wa joto wa 2017. propela ya meli aloi ya chuma iliyopewa jina lake VAAMpeller. Baada ya vipimo vinavyofaa, ambavyo vingi vimefanyika, mtindo huo una nafasi ya kupitishwa kwa matumizi kwenye meli za bodi.

Kwa kuwa mustakabali wa teknolojia ya ufundi chuma uko katika poda za chuma cha pua au vijenzi vya aloi, inafaa kuwajua wachezaji wakuu kwenye soko hili. Kulingana na "Ripoti ya Soko la Metal Poda ya Kuongeza" iliyochapishwa mnamo Novemba 2017, watengenezaji muhimu zaidi wa poda za uchapishaji za 3D ni: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Kikundi cha Utendaji cha Metaldyne, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Chapisha propela WAAMpeller

Awamu ya kioevu

Teknolojia zinazojulikana zaidi za nyongeza za chuma kwa sasa zinategemea matumizi ya poda (hii ndio jinsi vibenite iliyotajwa hapo juu imeundwa) "sintered" na laser-fused kwa joto la juu linalohitajika kwa nyenzo za kuanzia. Walakini, dhana mpya zinaibuka. Watafiti kutoka Maabara ya Uhandisi ya Cryobiomedical ya Chuo cha Sayansi cha China mjini Beijing wamebuni mbinu Uchapishaji wa 3D na "wino", yenye aloi ya chuma yenye kiwango cha kuyeyuka kidogo juu ya joto la kawaida. Katika utafiti uliochapishwa katika jarida la Sayansi ya Teknolojia ya Sayansi ya China, watafiti Liu Jing na Wang Lei wanaonyesha mbinu ya uchapishaji wa awamu ya kioevu ya galliamu, bismuth, au aloi za indium na kuongezwa kwa nanoparticles.

Ikilinganishwa na mbinu za jadi za protoksi za chuma, uchapishaji wa 3D wa awamu ya kioevu una faida kadhaa muhimu. Kwanza, kiwango cha juu cha utengenezaji wa miundo ya pande tatu kinaweza kupatikana. Kwa kuongeza, hapa unaweza kurekebisha kwa urahisi zaidi joto na mtiririko wa baridi. Kwa kuongeza, chuma cha conductive kioevu kinaweza kutumika pamoja na vifaa visivyo vya metali (kama vile plastiki), ambayo huongeza uwezekano wa kubuni kwa vipengele ngumu.

Wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Kaskazini-magharibi cha Marekani pia wameunda mbinu mpya ya uchapishaji ya metali ya 3D ambayo ni ya bei nafuu na changamano kidogo kuliko ilivyojulikana hapo awali. Badala ya poda ya chuma, lasers au mihimili ya elektroni, hutumia tanuri ya kawaida i nyenzo za kioevu. Kwa kuongeza, njia hiyo inafanya kazi vizuri kwa aina mbalimbali za metali, aloi, misombo, na oksidi. Hii ni sawa na muhuri wa pua tunayojua na plastiki. "Wino" hujumuisha poda ya chuma iliyoyeyushwa katika dutu maalum na kuongeza ya elastomer. Wakati wa maombi, iko kwenye joto la kawaida. Baada ya hayo, safu ya nyenzo iliyotumiwa kutoka kwenye pua hutiwa na tabaka zilizopita kwenye joto la juu lililoundwa kwenye tanuru. Mbinu hiyo imeelezewa katika jarida maalum la Nyenzo za Utendaji za Juu.

Mbinu ya Uchapishaji ya Awamu ya Metali ya Kioevu ya Kichina

Mnamo 2016, watafiti wa Harvard walianzisha njia nyingine ambayo inaweza kuunda miundo ya chuma ya XNUMXD. kuchapishwa "hewani". Chuo Kikuu cha Harvard kimeunda printa ya 3D ambayo, tofauti na wengine, haiunda vitu safu kwa safu, lakini huunda miundo ngumu "hewani" - kutoka kwa chuma cha kufungia mara moja. Kifaa hicho, kilichotengenezwa katika Shule ya Uhandisi na Sayansi Zilizotumika ya John A. Paulson, huchapisha vitu kwa kutumia nanoparticles za fedha. Laser inayolenga hupasha joto nyenzo na kuiunganisha, na kuunda miundo mbalimbali kama vile helix.

Mahitaji ya soko ya bidhaa za ubora wa juu za 3D zilizochapishwa kama vile vipandikizi vya matibabu na sehemu za injini ya ndege yanaongezeka kwa kasi. Na kwa sababu data ya bidhaa inaweza kushirikiwa na wengine, makampuni duniani kote, ikiwa yana ufikiaji wa unga wa chuma na kichapishaji sahihi cha 3D, inaweza kufanya kazi ili kupunguza gharama za vifaa na hesabu. Kama inavyojulikana, teknolojia zilizoelezewa zinawezesha sana utengenezaji wa sehemu za chuma za jiometri tata, mbele ya teknolojia za jadi za uzalishaji. Uundaji wa programu maalum zinaweza kusababisha bei ya chini na uwazi wa uchapishaji wa 3D katika programu za kawaida pia.

Chuma kigumu zaidi cha Uswidi - kwa uchapishaji wa 3D:

Chuma kigumu zaidi duniani - kilichotengenezwa Uppsala, Uswidi

Filamu ya alumini kwa uchapishaji: 

Ufanisi katika madini: Uchapishaji wa 3D wa alumini ya nguvu ya juu