咨询反馈
扫码关注

微信扫一扫即刻开始会话

返回顶部

伊特克斯

手套箱,真空手套箱
Phone
Sale
service

400 086 8156

Phone
Mobile
phone

13811495691

金属3D打印:优劣何在?

优势

—可以实现轻量化

由于成型限制小,3D打印可以充分发挥生成式设计和拓扑优化的作用,在设计阶段通过算法减少零件不必要的部分,实现打印件轻量化,再通过3D打印制造出来。

—可以构建复杂的形状

金属3D打印机是逐层来创建物件,以最常见的粉末床熔融为例,通过激光一点一点地重复熔化和固化金属粉末来制造物件。成型限制比较小,像晶格等复杂结构都可以制造出来。因此,一些无法脱模和刀具无法进入进行切割的零件,都可以通过3D打印来制造。此外,金属3D打印件的强度已经高于铸造,而且随着技术的不断进步,其强度也正在接近锻造强度。

—零件数量少,工作效率高

3D打印工艺的设计自由度高,可以充分发挥设计的作用,不仅可以减少不必要的部分,还能将多个零件整合成一个整体,提升工作效率,减少能耗。

—交货周期短

当零件数量比较少,或者只要一件时,3D打印不仅生产时间短,单价也便宜。因此金属3D打印适合制作样件或小批量生产。

劣势

—表面光洁度一般

金属3D打印件的表面光洁度相对传统工艺要粗糙,需要通过后处理来实现比较理想的表面光洁度。

—不适合大批量生产

当生产规模达到一定数量时,金属3D打印的经济效益就会下降,目前还无法胜任大规模生产的任务。


—不适合打印大尺寸的物件

因为热应力的存在,金属3D打印目前不太适合打印大尺寸的物件,容易出现翘曲等现象。不过目前喷射技术为代表的新型金属3D打印已经克服了这个难度,只是目前普及度还不够。未来,金属3D打印也可以制造大型部件。

金属3D打印零件

进入超音速领域

"超音速 "指的是在1马赫时突破音障的飞机(如现已退役的 "协和 "号和即将推出的 "轰鸣"号)。5马赫就相当于五倍音速的速度,在海平面上超过3500英里/小时。但是当达到这个速度的上限时,就进入了高超音速环境。近日,普渡大学的研究人员,正在探索一种全新的金属3D打印技术,通过该技术,它们能够生产出完全致密的最终使用部件,其坚固性超过了传统的铸造方法。这些零件可以满足在高超音速苛刻环境下的应用条件。

普渡大学副教授卡森-斯拉博表示:"5马赫是一条难以越过的技术红线。"自从他2015年在普渡大学开始实验室以来,他在祖克罗实验室的20人团队一直在研究高速燃烧系统。"当飞行器高速飞行时,在机身周围和内部流动的空气会发生极端的压缩和加热。在速度达到5马赫时,温度大约增加6倍,压力增加几百倍。同时,这种热和机械负荷导致空气动力学、热力学和结构力学的制度完全改变。"

5马赫以上的速度飞行,这时大气中的空气在冲过时的温度是几千度,压力是几百磅。如果你飞得足够快,空气本身甚至可以变得具有化学反应性。极端的流动条件下,对于任何推力来自燃烧燃料的飞行器系统来说,都是一项技术挑战;为了应对这一挑战,他的团队与VELO3D合作,打印具有复杂几何形状的燃料喷射器,以实现极高的燃料空气混合性能。传统的制造方法不可能生产出这样的零件,尤其是在极端的测试条件下,需要高强度的超合金金属。过Velo3D为该燃烧器设计喷油器,以产生非常具体的湍流流场,以一定的速度混合燃料,并允许我们在一个非常紧凑的体积内,稳定一个非常强大的火焰。这为我们要在下游测试的所有东西创造了条件。"

3D打印+二氧化碳

近年来,在最近开发的许多新型材料中,聚合物发泡材料因具有良好的机械和物理性能脱颖而出。聚合物发泡材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料,也可以视为以气体为填料的复合材料。近日来自意大利的一个团队使用二氧化碳进行3D打印,制作了微发泡线材。


聚合物微泡沫是一种创新的仿生材料,可为生物医学、航空航天和纺织等行业带来诸多好处。它们具有复杂、多孔、分层的内部形态,并且优于传统的非分层材料。为了生产这些材料,人们对应用3D打印方法的兴趣与日俱增,但该领域仍处于起步阶段且了解甚少,工艺难以控制。聚合物方面的新研究证明了一种简便的绿色合成路线,可以彻底改变3D打印聚合物微泡沫领域。尽管仍然存在许多挑战,但该领域是一个值得研究人员不断探索的领域。

金属3D打印

为中国航空“减重”

-15作为我们目前主要的舰载机种之一,各项技术指标都可以说非常重要,而作为航母舰载机:想要起飞的一个重要前提—就是重量;但因为歼-15借鉴的苏33舰载机,已经比较老旧,它的机体结构早已固定下来,非常传统,潜力基本上已经达到极限。在这个时候想要对舰载机进行现代化的减重工作,提高它的性能,门槛非常高。要想越过这个门槛,必须使用新技术,进行突破性的改造。在所有的减重方案中,研究团队的科学家们最终选择了3D打印技术。而好处不只是提高战机的建造速度,最关键的作用是其减重的能力非常强大,可以在某型战机上减重达26.8%。

在航空航天领域,3D打印正在进入产业化生产。通过3D打印(粉末床熔融技术)一体化高度复杂零件以及通过3D打印(定向能量沉积技术)替代锻造,成为航空企业又一轮的技术竞赛。

零件性能更好

仿生结构带来了材料使用率和力学性能的良好结合,这正是增材制造的价值所在,也是3D打印技术会走进航空制造业的重要原因。仿生”机舱隔离结构的亮点在于其仿生学设计,设计灵感来源于细胞结构,这种结构特别适合应用于有着高强度、低质量要求的航空零件。整个隔离结构是模块化的设计,3D打印部件像“拼图”一样连接在一起。这样的设计不仅最大限度地减少材料的使用,而且具有高韧性的特点,其中一个或多个节点断裂的时候,并不影响整个网络的稳固性。3D打印的仿生隔离结构比原来的结构轻了大约25kg,这一看似微不足道的数字,如果从每架飞机的整个服役周期来计算的话,将累计减少的二氧化碳排放量将高达9.6万吨。

轻量化

飞机上的小零件每减轻一点质量就会使飞机节省大量的燃油消耗。以一架起飞重量达65吨的波音737飞机为例,如果机身减轻一磅(45g)的质量,每年将节省数十万美元燃油成本。实现飞机减重的常见方式是使用质量更轻、性能更强的先进材料来替代现有材料。GE公司就曾通过拓扑优化设计和金属3D打印技术设计了一个轻量化的钛合金飞机发动机支架。通过对3D打印的零部件进行力学测试,在实现零件减重70%的前提下,3D打印的钛合金支架满足GE的零件负载要求。

解决传统工艺无法加工难题

在传统铸造工艺中,大尺寸和薄壁结构铸件的制造一直存在难以突破的技术壁垒。由于冷却速度不同,在铸造薄壁结构金属零件时,会出现难以完成铸造或者铸造后应力过大、零件变形的情况。使用选区激光熔融3D打印技术进行制造,通过激光光斑对金属粉末逐点熔化,在局部结构得到良好控制的情况下能保证零件整体性能。

零件修复

激光熔覆技术对飞机的修复产生了直接的影响。涡轮发动机叶片、叶轮和转动空气密封垫等零部件可以通过表面激光熔覆强化得到修复。而除了激光熔覆技术,冷喷增材制造技术正在引起再制造领域的注意。其中,GE就通过向飞机发动机叶片表面以超音速的速度从喷嘴中喷射微小的金属颗粒,为叶片受损部位添加新材料而不改变其性能。除了不需要焊接或机加就能制造全新零件,冷喷技术令人兴奋之处在于它能够将修复材料与零件融为一体,恢复零件原有的功能和属性。

据业内人士分析,3D打印已经成为提高航天器设计和制造能力的一项关键技术,随着 3D打印前沿技术的规模化应用,传统航空航天设备的制造工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合都将面临深度调整。未来,3D打印在航空航天领域的应用前景令人期待。

3D打印合金

先保障金属打印安全

如果从实际制造角度来说,金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源(或物质)进而会造成特定的危害。金属3D打印用的金属粉末,粒径分布通常为几十微米,可被吸入肺或肺泡。对于低密度的钛、铝及其合金都是反应性金属,风险尤其大,必须受到粉尘浓度的特定限制;其他金属粉末,如钢或其他含镍合金,则被危险物质指令分类为致癌、致突变和生殖毒性材料。对粉末颗粒的长期接触和吸入会给操作人员身体健康带来一定隐患。

不仅如此,在组件的打印过程中危险同样存在,熔化过程产生的废气除一部分会被带入过滤系统,仍可能有一部分被排出到打印系统的外置空间,从而造成室内环境的污染。随同废气的排出,一部分惰性气体如氮气尤其是氩气,也是风险的来源。设备的维护过程,如过滤系统的清洁,其中的粉尘、灰烬比金属颗粒更加细小,若处理不当,很可能会因为成分的稳定性问题发生火灾甚至爆炸。

基于对SLM工艺过程的整体评估,德国Bayreuth大学开发并评估了粉末防护的特定方案,其重点在于安全防护反应性材料Ti6AlV4。为减少危害而采取的保护措施由STOP原则确定优先级顺序,实施策略要基于流程、地点以及员工保护等关键因素。

金属粉末的处理必须格外小心,并且在可能的情况下,应在保护性气氛中进行。目前,全封闭的工艺流程正在被设备制造商所重视,以SLM Solutions为代表的金属打印机品牌商从粉末的灌装、清理甚至中途加装等所有流程均实现了全封闭操作,这种空间分割或封装最大程度的减少了粉尘的暴露和危害。在这种情况下,3D打印手套箱就成为了一种优先的设备选择。

3D打印安全保护

3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术,对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。我们制造的3D打印手套箱(增材制造保护手套箱)针对航空航天特殊零部件的加工所需要的环境而设计的:3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型两种,每种成型设备其需要的手套箱设计要求不同,为此需要啊根据不同需求来设计手套箱提供可靠的解决方案。

金属3D打印惰性气体保护系统是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化防护手套箱,提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统,可以满足特定清洁要求应用的1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。实现了将选择性激光溶化装置本体放置在一密封箱体内,该密闭箱体与多级粉尘手机装置和风循环装置形成闭环,氩气在该闭环内循环,系统中的气氛水含量达到小于1PPM指标,氧含量达到小于1PPM指标,实现超高纯工作气氛的环境,加工的产品可直接应用,减少再处理环节,是一套满足科研开发而设计的经济型循环净化系统。

技术优势

●解决3D打印手套箱大体积密封的可靠性。

●解决3D打印手套箱信号线及动力线高度集成进箱密封防干扰问题。

●解决3D打印手套箱工作时烟尘净化问题及过滤器更换周期及寿命问题。

●人性化专业化设计,箱体外形美观,箱体上大型门的密封性极好,开启方便简单。

●解3D打印手套箱送粉器送粉进气或铺粉设备镜头吹气与手套箱箱体压力控制。


(文章内容及图片均来源于网络,如若侵权,请联系删除)