Hvordan kan metall 3D-utskrift brukes til muggreparasjon?

1. Teknologisk gjennombrudd: gå fra "delvis reparasjon" til "full livssyklusstyring"
Metall 3D-utskrift for muggreparasjon har gått utover grensene for tradisjonelle subtraktive metoder. Den tilbyr nå en komplett løsning som inkluderer "skadedeteksjon, intelligent design, presis reparasjon og ytelsesoppgradering."
Finne skaden og modellere den bakover
Ved å bruke industriell CT-skanning eller laser 3D-måleteknologi kan du umiddelbart få 3D-data om det skadede området av formen. AI-algoritmer kan deretter brukes til å se på viktige egenskaper som sprekkens retning og slitasjedybden. I ett prosjekt for å fikse et flymotorblad, ble for eksempel en ultralyddetektor brukt til å finne feil inne i bladet, og omvendt ingeniørprogramvare ble brukt til å bygge en skademodell som viste de nøyaktige reparasjonsgrensene for 3D-utskrift.
Tilpasse materialer og forbedre ytelsen
3D-utskrift kan lage reparasjonslagmaterialer som har en gradientdesign for forskjellige muggsubstrater, som H13-stål, martensittisk aldrende stål og kobberlegeringer. For eksempel, når du fester avledningskjegler i-støpeformer, brukes nikkel-basert legeringspulver til å skrive ut arbeidslaget. Dette laget har en slagfasthet på 22J og en hardhet på 48–50HRC etter varmebehandling. Reparasjonslaget danner også en metallurgisk forbindelse med underlaget ved å endre lasereffekten og skannehastigheten. Dette gjør at hardhetsgradienten endres naturlig, noe som forhindrer påfølgende sprekkdannelse fra spenningskonsentrasjon.
Reparasjon av konforme strukturer som helhet
3D-utskrift av en konform kjølevannskrets kan fikse det kompliserte problemet med blokkering av strømningskanaler som er vanskelig å fikse med vanlige reparasjonsmetoder. Laser Selective Melting (SLM)-teknologi ble brukt til å skrive ut spiralkjølekanaler på en bilstøtfangerform som måtte fikses. Dette gjorde støpeformens temperatur jevnere med 40 %, kuttet kjøletiden med 30 %, og doblet levetiden til den reparerte støpeformen sammenlignet med den originale formen.
2. Prosessinnovasjon: Endre fra "Enkelt reparasjon" til "Funksjonell oppgradering"
Metall 3D-utskriftsteknologi kan ikke bare bringe former tilbake til sine opprinnelige former, men det kan også få dem til å fungere bedre ved å endre strukturen. Dette gjør former fra «forbruksvarer» til «smarte eiendeler».
Designe lett og optimalisere topologi
Simuleringsprogramvare brukes til å optimalisere topologien til formforsterkningsplater ved å kvitte seg med unødvendige materialer samtidig som strukturens styrke opprettholdes. En sekskantet gitterstruktur ble brukt i stedet for solide ribbeplater for å reparere en viss husholdningsapparatskallform. Dette kuttet vekten med 60 % samtidig som stivheten beholdt, reduserer varmeoverføringen fra splitterplaten til formen, og reduserer varmeløpssystemets energibruk med 15 %.
Integrasjon av mange porøse pustende lag
Legg til et porøst, pustende lag i bunnen av formkjernen og bruk en ventilasjonsstang for å utføre gass-assistert støping. Dette vil bli kvitt overflatekrympelinjer på sprøytestøpte gjenstander. En pustende struktur med 30 % porøsitet ble lagt til formkjernen i en mobiltelefonskallform ved hjelp av 3D-utskrift. Dette gjorde overflaten på produktet jevnere med 2 nivåer og økte produksjonseffektiviteten med 25 %.
Endre overflaten til metamaterialer
Bruk av 3D-utskrifts-lag for-lagstablingsevne for å lage mikro-nanostrukturerte belegg på overflatene til former. For eksempel, trykkstrukturer som ser ut som lotusblader på overflaten av plastformhull gjør det 40 % lettere å fjerne formen, og bruk av laserkledningsteknologi for å påføre wolframkarbidbelegg gjør overflaten tre ganger mer motstandsdyktig mot slitasje enn typiske forkromningsmetoder.
3. Bransjepraksis: Fra "saksvalidering" til "skalasøknad"
Den globale produksjonsindustrien tar raskt i bruk 3D-utskriftsteknologi for metall for reparasjons- og formingsløsninger som fungerer på mange områder, inkludert romfart, bilindustri, elektronikk og mer.
feltet av romfart
Boeing bruker elektronstråleselektiv smelting (EBDM) for å feste turbinblader på fly. Når titanlegeringspulver smeltes med en elektronstråle i vakuum, kan det repareres med en nøyaktighet på 0,01 mm. Reparasjonsperioden reduseres fra 6 uker til 72 timer, og bindestyrken mellom reparasjonslaget og underlaget er 98 % av grunnmaterialets.
Volkswagen bruker LENS-teknologi (laser near net shape) for å fikse-støpestøpeformer i bilindustrien. Ved å bruke synkron pulvermating og laserkledning lages et 2 mm tykt martensittisk aldrende stålbelegg på formens overflate. Dette belegget er 52HRC sterkt og kan håndtere 100 000 injeksjonssykluser uten å sprekke. Kostnaden for reparasjoner er 40 % lavere enn med vanlig lysbuesprøyteteknologi.
I en verden av elektronikkproduksjon har TSMC brukt Nano Particle Spray Metal Forming (NPJ) teknologi for å fikse halvlederpakkingsformer. Kanalreparasjon i mikroskala er mulig ved å spraye en væske med kobbernanopartikler og lav-temperatursintring. Den restaurerte formen kan øke chipemballasjeutbyttet fra 92 % til 99,5 % og redusere nedetid på maskinen forårsaket av kjølevæskelekkasjer.