Hvordan kan metall 3D -utskrift brukes på produksjon av hydrauliske systemkomponenter?

1. Et teknologisk gjennombrudd: fra "umulig" til "høy presisjon"
Når det gjelder å lage hydrauliske deler, er den vanskeligste delen å designe de interne strømningskanalene. For å gå sammen med kanaler, må tradisjonelle metoder krysse - bor, men på grunn av de lineære grensene for mekanisk prosessering genereres akutte rette vinkler lett der kanaler møtes. Dette forårsaker flytende turbulens, trykktap og lekkasjer.Metall 3D -utskriftTeknikk kommer helt over denne fysiske barrieren ved å stable materialer oppå hverandre:
Designe flytkanalen for optimalisering
Aidro Hydraulics, en italiensk virksomhet, sysselsetter selektiv lasermelting (SLM) -teknologi for å lage den interne strømningskanalen til den hydrauliske ventilblokken til en buet form med avrundede hjørner. Dette blir kvitt de blinde flekkene som er forårsaket av eldre metoder. Denne endringen kutter væskemotstand med 40% og trykktap med 25%, og den hindrer også skitt fra å bygge opp og forårsake tetningssvikt. For eksempel kutter 3D - trykt rustfritt stålventilblokk volumet med 60% sammenlignet med standardutforminger når du regulerer en enkelt handlingssylinder og vekten fra 30 kilo til 5 kilo, noe som øker driftsfleksibiliteten.
Et stort skritt fremover i hvordan materialer fungerer
Metal 3D -utskrift har gjort det mulig å bruke høye - ytelsesmaterialer som titanlegeringer, nikkel - basert høy - temperaturlegeringer og martensittiske stål i industrien. Den tyske Liebherr -gruppen opprettet en 3D - trykt Titanium Alloy Spoiler hydraulisk del for Airbus A380 som er 35% lettere og har en strekkfasthet på 980MPa og en utmattelsesselevetid på mer enn 12 millioner testsykluser. Ved å forbedre varmebehandlingsprosessen kan tettheten av 3D -trykte deler nå 99,5%, som er nesten like høy som for smidde deler og er sterk nok til å jobbe i hydrauliske systemer som fungerer ved høyt trykk (over 250 bar).
Utskrift med mer enn en type materiale
Den nye flytende metall 3D -utskriftsteknologien gjør det mulig å kombinere hydrauliske deler på en måte som fungerer. For eksempel kan du lage hydrauliske ventillegemer med bygget - i sensorer som kan overvåke væsketrykk og temperatur i sanntid ved å kompositt utskrift lav - smelting - punktgallium - -basert legeringer og fargeløst stål. Dette gir Intelligent Hydraulic Systems Data Support.
2. Endre måten ting er laget på: fra "lang syklus" til "rask iterasjon"
Det kan ta 6 til 12 måneder å designe, støpe, maskin, montere og teste typiske hydrauliske deler. Metal 3D -utskrift gjør "design som produksjon" mulig ved å kombinere digital design og additiv produksjon på en måte som gjør utviklingen raskere.
Lettvekt og optimalisering av topologi
Gjennom optimalisering av topologi kombinerer University of Pennsylvania 17 deler til en struktur ved bruk av 3D -trykte hydrauliske manifolder laget av Inconel 718 -legering. Dette kutter vekten med 70%. Imidlertid holdes nøyaktighetsfeilen til den interne strømningskanalen innenfor ± 0,05 mm ved bruk av CT -skanningsverifisering, og den passerer 250 -bars trykkprøve.
Liten batchøkonomi
3D -utskrift er 60% billigere enn tradisjonelle metoder for å lage tilpassede hydrauliske deler. Aidro brukte 3D -utskrift for å lage en aluminiumslegering integrert manifold for landbruksmaskiner som er 50% mindre og 75% lettere. Kostnaden for hver vare økte med bare 15%, og det var ingen muggåpningskostnader. Denne "på - etterspørselsproduksjon" -teknikken kutter tiden det tar å levere hydrauliske deler fra måneder til dager.
Integrering av funksjoner
Domin væskekraft i USA endret 3D -trykte servoventilen for å kombinere 20 deler i 3. Dette kuttet volumet med 25% og vekten med 15%. Samtidig øker den nominelle strømningshastigheten med 25%, og lekkasjemengden går ned med 20% takket være intern kanaloptimalisering. Ventilkroppen har en elektronisk kontroller og en hydraulisk aktuator, som sammen lager en elektromekanisk hydraulisk integrert enhet. Dette gjør det lettere å sette sammen og ta vare på systemet.
3. Bruk i bransjen: Fra "Laboratory" til "Scale Up"
Prosessen med å gjøre metall 3D -utskrift mer kommersiell i det hydrauliske området setter fart på. For eksempel jobber Airbus og Liebherr sammen for å bruke 3D -trykte titanlegerings -hydrauliske deler i A380 Landing Gear System, noe som gjør det 3% mer drivstoffeffektivt. COMAC C919 har Platinum Lite 3D -trykt titanlegering Hydrauliske rørledningsfuger som passerer luftdyktighetstesting og har en utmattelsesstyrke på 92% av smidde deler takket være kornforfiningsteknologi.
bilindustrien
3D - trykt titanlegeringstempler av Porsche 911 GT2 RS Racing -kjøretøyet er optimalisert med interne kjølekanaler for å øke motorens kraft med 30 hestekrefter. Også 3D -trykte deler for det hydrauliske fjæringssystemet får bilchassiset til å svare 40% raskere, noe som er nødvendig for autonom kjøring til å fungere bra.
Tunge og energibransjer
Zoomlion har brukt 3D - trykte hydrauliske ventilblokker på kraner som kan løfte 3000 tonn. Dette har gjort pumpestasjoner 18% mer effektive og kuttet energibruk med 15% ved å optimalisere kanalene. I kjernekraftindustrien har 3D -trykt tantal metallhydrauliske beslag passert 100 000 tester ved høyt trykk, som er det fjerde - generasjon av atomreaktorer må utføre under tøffe forhold.
4. Utfordring og fremtid: Fra "teknologisk gjennombrudd" til "økologisk rekonstruksjon"
Metal 3D -utskrift har mye potensiale i den hydrauliske industrien, men det har fremdeles visse problemer når det gjelder å bruke den i bred skala:
Lage materialer og prosesser det samme
Akkurat nå er ytelsesdataene for 3D -trykte hydrauliske deler over alt, og det er ikke et enkelt standardsystem for det. For eksempel kan korrosjonsmotstanden til 316L rustfritt stål laget ved bruk av SLM -metoden endres med så mye som 20% på grunn av avvik i størrelsen på pulverpartiklene og skanningsteknikken. For å hjelpe med design, må en bransjedatabase settes opp.
Teknologi for post - behandling og deteksjon
3D -trykte deler har normalt en overflateuhet (RA -verdi) på 6 tå μ m, som må senkes til mindre enn 0,8 μ m ved bruk av elektrolytisk polering eller mikrosliping for å oppfylle hydrauliske tetningsstandarder. De høye kostnadene for industriell CT -skanning (mer enn 5000 yuan for en inspeksjon) gjør det også vanskelig å holde kvaliteten høy i stor produksjon.
Arbeider sammen for å komme med nye ideer i industrikjeden
Den hydrauliske sektoren må lage et nettverk av 3D -leverandører av 3D -utskrift, materialleverandører og programvareutviklere. For eksempel jobbet Aidro med den tyske Business EOS for å lage spesialiserte hydrauliske komponentdesignprogramvare som legger til strømningskanaloptimaliseringsalgoritmer til CAD -systemer. Dette kutter designtiden med 70%.