Hvordan oppnå integrert støping av rørledninger gjennom metall 3D -utskrift?

一 Det tekniske prinsippet er å bygge ting digitalt fra pulver til rørledning.
For å lage et solid objekt i tre dimensjoner bruker metall 3D -utskrift høy - energiljeler (laser eller elektronstråle) for å smelte metallpulver og stable det på toppen av hverandre. For eksempel er hovedtrinnene i den selektive lasersmelting (SLM) prosessen
3D -modellering og skjæring: Importer CAD -modellen av rørledningsstykkene til skiverprogramvaren. Lag deretter data fra lagtykkelse som varierer fra 0,02 til 0,1 mm og planlegg banen for laserskanningen.
Pulverbelegg og lasersmelting: Pulverlakkmaskinen sprer metallpulver jevnt over arbeidsbenken mens du er beskyttet av inert gass. Den høye - energilaserstrålen smelter deretter selektivt pulveret langs banen for å lage et enkelt - lag Cross - -seksjon.
Lag for lag stabling og design for støtte: arbeidsbenken går ned i lag, gjentar prosessen med å legge ned pulver og smelte den. Å legge oppløselige støttestrukturer skaper de suspenderte stykkene, noe som til slutt fører til å skape hele rørledningskomponenter.
Denne teknikken kan håndtere materialer som rustfritt stål, titanlegeringer, nikkel - -baserte legeringer og andre, og den kan tilfredsstille behovene til forskjellige arbeidsforhold for korrosjonsmotstand, høy temperaturmotstand og styrke. For eksempel bruker Cangzhou Longtaidi Pipeline Technology Co., Ltd. 3D -utskriftssveiseteknologi for å smelte 3mm tykt nikkel - basert legering på innsiden av karbonstålrør. Dette lager bimetalliske komposittrør som kan håndtere høyt trykk og korrosjon, som brukes i olje- og gassekstraksjon.
2, hovedfordel: Å komme over de fire hovedproblemene med konvensjonelle kunsthåndverk
1.
Verktøytilgjengelighet og muggdesign begrenser tradisjonelle metoder, noe som gjør det vanskelig å lage kompliserte rørledninger med skarpe kurver i forskjellige vinkler, romlige spiraler og kryss - seksjoner som ikke er rette. Metal 3D -utskrift kan også gjøre:
Utforming av konform strømningskanaler: For eksempel trykte et selskap i Nanjing deler for kjemiske reaktorer som hadde spiralkjølekanaler innebygd. Disse kanalene forbedret varmeoverføring med 40% og holdt temperaturen i å endre seg med mer enn ± 2 grader.
Sett sammen: Tidligere måtte du lodde sammen forskjellige deler av et rørledningssystem. Nå kan du skrive ut hele saken. En produsent av medisinsk utstyr har kombinert 12 separate deler i en ved hjelp av 3D -utskrift av mikrofluidiske brikker. Dette har redusert lekkasjene med 90% og kuttet tiden det tar å sette sammen ting fra 8 timer til 1 time.
Lett struktur: En gitterstruktur laget med topologioptimalisering, noe som gjør den lettere uten å miste styrke. Luftfartstitanlegeringsrørledningen har et hul mellomlag som ble laget med 3D -utskrift. Dette gjør det 35% lettere enn standardgelger.
2. Produksjonseffektivitet: Tiden det tar å bytte fra uker til dager raskt
Den tradisjonelle måten å lage rørledninger innebærer fem trinn: "Design Mold Development Casting/Forging Machining Assembly." Denne prosedyren kan ta opptil fire til seks uker. Og metall 3D -utskrift fremskynder leveringsprosessen mye ved å bruke en tre - trinn lukket sløyfe av "Digital Model Printing Post - prosessering":
Rask iterasjon: En viss produsent av bildeler brukte 3D -utskrift for å lage eksosmanifolder og avsluttet fem runder med designoptimalisering på tre dager. Dette kuttet eksosbaketrykk med 18% og økte strømmen med 8%.
Liten batchøkonomi: Hvis du trenger mindre enn 500 tilpassede rørledninger i året, koster 3D -utskrift 40% mindre per stykke enn tradisjonelle metoder, og du trenger ikke å betale for muggsopp.
Produksjon på forespørsel: Gjennom 3D -utskrift lager et kjernekraftverk for nødkjøling av rør på - sted. Denne prosessen tar bare 72 timer fra design til installasjon, som er 90% raskere enn den vanlige anskaffelsesperioden.
3. Materiell brukshastighet: Fra "redusere materialavfall" til "nær nettforming"
Brukhastigheten for typiske maskineringsmaterialer er vanligvis mindre enn 45%, mens "additiv" -produksjon er hvordan 3D -utskrift gjøres:
Riktig pulverkontroll: Unøyaktigheten i tykkelsen på pulverlaget kan være mindre enn 0,05 mm med SLM -teknologi, og materialbrukshastigheten kan være over 85%. Sammenlignet med typiske smiemetoder, bruker rustfrie stålrør laget av et bestemt selskap 62% mindre råvarer.
Ved å bruke gradientmateriale: Ved å bruke mange dyser for å skrive ut sammen, kan du endre egenskapene til materialet på samme side. Et spesifikt luftfartsmotors forbrenningskammer er laget av et nikkel - basert legering og keramisk komposittkonstruksjon. Dette gjør det 200 grader mer motstandsdyktig mot høye temperaturer.
Re etablering av barekamp: unmelt - bundet pulver kan være bymonasjoner og brukes igjen. Et lukket - looppulverstyringssystem har hjulpet ett selskap med å kutte sin materialavfall til under 5%.
4. Kvalitetspålitelighet: Fra å kontrollere ting basert på kompetanse til bruk av data
3D -utskriftsprosessen kan følge med på viktige faktorer i sanntid for å sikre at kvaliteten forblir den samme:
Å se på det smeltede bassenget: høy - hastighetskameraer og infrarøde sensorer fanger data på temperaturen og størrelsen på det smeltede bassenget i sanntid. Laserkraften og skannehastigheten justeres automatisk. Selskapet som skriver ut rørledningsstykkene holder porøsiteten på 0,1%, som er normen for deler av luftfartsklasse.
Deteksjon på nettet: Integrert ultrasonisk feildeteksjonsmodul som kan finne feil inne i objektet mens den skrives ut. Denne metoden har hjulpet en viss kjemisk rørledning å heve sin ikke - Destruktiv testingskvalifiseringsgrad fra 92% til 99,5%.
Følgende data: Hvert produkt får sitt eget digitale ID -kort som holder oversikt over alle prosessdataene, inkludert pulverbatch, utskriftsparametere og post - prosesseringsteknologier. Dette oppfyller høye sertifiseringsstandarder som ISO 13485.
3, bruk sak: forstyrrende praksis på mange felt
1. Energisektoren: Den lette revolusjonen av høy - trykkrørledninger
Bimetalliske komposittrør laget med 3D-utskrift kan håndtere mye trykk - opp til 140MPA-30% mer enn vanlige sømløse stålrør. Den hule strukturdesignen kutter også ned på vekt med 40% og belastningen på boreplattformer. Etter å ha blitt brukt i et visst oljefelt offshore, gikk den daglige produksjonen av en enkelt brønn opp med 15%, og kostnadene for å løpe og opprettholde den gikk ned med 22%.
2. Den kjemiske industrien lager rørledninger som er motstandsdyktige mot korrosjon til bestilling.
3D-utskrift kan lage Hastelloy C-276 rør som kan håndtere sterke syrer og baser. Disse rørene er 100 ganger mer motstandsdyktige mot kloridionkorrosjon enn 316L rustfritt stål. Denne metoden har hjulpet et visst kjemisk selskap med å forlenge reaktorens levetid som støtter rørledningen fra 3 år til 15 år, og reduserer antall ganger den må stenges og opprettholdes med 80%.
3. i det medisinske feltet, å lage personlige rørledninger med eksakte målinger
3D - trykt titanlegeringskar -stent kan gjøres for å passe til pasientens CT -data, med en feil i indre diameter på ikke mer enn 0,05 mm. Dette løser problemet med "størrelse" som følger med vanlige stenter. En klinisk forekomst demonstrerte at personaliserte stenter hadde en 67% lavere restenosehastighet enn vanlige stenter. Den 1-årige overlevelsesprosenten av pasientene gikk også opp til 98%.