EN
Убрзавање валидације нових материјала путем брзе производње прототипа
Смањење времена развоја легуре са месеци на дане
Развој нових легура револуционизовао је штампање метала. Произвођачи су се преселили на потпуно интегрисане процесе, који су смањени од тестирања путем ливања, ковања и других процеса који су се одвијали током месеци, до валидације и изградње процеса који се одвијају за неколико сати. Компаније такође могу лако да мењају композиције, као што је садржај никла у праху суперлегура, између штампања. Такође је напредовало тестирање материјала на својства као што су отпорност на корозију, механичка чврстоћа и стабилност на високим температурама. Укупно време за НИРД је смањено за поредак величине, а процес је задржао висок степен интегритета података.
Интеграција параметара штампе, микроструктуре и механичких перформанси у затвореном циклусу
Традиционалне методе производње чине скоро немогућом повезивање онога што улази у производњи са оним што излази из ње, како она функционише на микроскопском нивоу и колико добро функционише. Данас се овим спојам могу ухватити металне технологије штампања. Коришћењем микроскопије на месту, оператер може посматрати и документовати промене у структури зрна у реалном времену које су резултат промена ласерске снаге и брзине скенирања. Овај процес развија предвиђачке способности које одређују колико су чврсти или флексибилни материјали без било каквих модификација узорака. Одличан пример овог процеса је у производњи титанијских скеле. Ове скеле могу бити дизајниране са порношћу која је фино подешена, и као резултат тога, скеле имају унапред одређени ниво еластичности. Ова технологија олакшава производњу титанијских скеле за ваздухопловне бракете, као и медицинске импланте, где је оптимизација чврстоће и тежине критична. Микроструктура по дизајну је фраза која се користи за описивање онога што се дешава када се фазно моделирање поља и термичка симулација користе у тандему. Инжењери могу да уносе циљеве својстава које желе; на пример, снагу уноса од 650 степени Целзијуса, а систем аутономно ствара план обраде материјала како би се циљеви поуздано постигли у производним сетама.
Оптимизација дизајна заснованих на перформанси са топологијом и оптимизацијом решетине
Иновативни дизајн који се супротставља конвенционалним параметрима и материјалима
Са металографским штампањем, традиционална ограничења производње више нису примењива, укључујући углове цртања, униформне дебљине зидова и приступ алатима. Дизајнери више не морају да компромитују своје дизајне. Као резултат тога, инжењери могу користити методе оптимизације топологије да би направили делове који реагују на оптерећење. Материјали се додају по потреби и скелет се састоји од најефикасније топологије како би се задовољили жељени захтеви чврстоће, крутости или топлотне контроле. Неке нове компоненте испуњавају жељена структурна очекивања, а истовремено смањују своју тежину чак за 60-70%. У индустрији, напредни системи хлађења, прилагођене решетчане структуре са променљивом густином и природни опори побољшавају перформансе у контроли температуре, апсорпцији удара и смањењу вибрација. Ова побољшања су од кључног значаја у ваздухопловној индустрији, где је потребно штедити тежину, у енергетском сектору, где је ефикасност на првом месту, и у медицинским уређајима који захтевају поуздани рад у многим структурним и топлотним стањама. Сада дизајнирамо структуре оптималније и уклањамо непотребан материјал уместо да их само дизајнирамо да буду структурно здрави на жељеној перформанси.
In situ мапирање напетости и моделирање фазног поља као алати за дизајн решетке засноване на подацима
Структуре решетка су значајно напредовале последњих година. Узори у претходним генерацијама решетчаних структура често нису били оптимизовани и третирани су исто. Сада видимо паметне структуре са просторно различитим функционалним дизајном заснованим на физици великих размера и реалним тестовима. У комбинацији са инжењерским решетчаним структурама. Дизајн за решеће структуре може се креирати на основу места где ће се удоци апсорбовати (окситичке структуре), где су потребне јаче/подржне структуре (октатни трасс структуре) и где ће се наносити оптерећења. Ова методологија пројектовања показала је повећање апсорпције енергије за 30% у поређењу са традиционалним униформеном конструкцијом. Цифровски близанк има способност да валидира и тестира дизајн пре него што се имплементира. Због ове методологије пројектовања, стварају се педебацк петљице где су дизајне оптимизованије и прецизније док се механички процеси одговора предвиђају са већом сигурношћу.
Циљани развој легура путем штампања метала
Инжењерске микроструктуре у системима легова: Ти-6АЛ-4В, Инконел 718 и АлСи10Мг
Због побољшане контроле стабилизације и топлотних путева које диктира процес, штампање метала омогућава микроструктурно инжењерство у критичним системима легура. Узмите Ти-6АЛ-4В, на пример. Склајено добавачко израду омогућава стабилан алфа-бета фазе равнотежу који побољшава отпорност на висок циклус умора за ову легу за 40% у поређењу са ковање или лијепа верзија. За Инконел 718, способност контроле брзине хлађења доводи до фине и једнаке дисперзије гама првих опадњака широм матрице, побољшавајући отпорност легуре на температуре веће од 600 степени Целзијуса. АлСи10Мг је такође побољшана овом филозофијом дизајна. Брзо учвршћивање мења облик и расподелу силицијумске фазе, побољшавајући дугативност за 25% (заједно са добрим нивоима тврдоће, што је критично за лаган дизајн).
Почињући од дна као штампани прах до материјала прилагођених за перформансе (тј. Оксиген контролисан 316Л за имплантате)
Путовање високих перформанси почиње са инжењерским прашинама: гасни атомизирани, сферични честици (15-45 плус м) доноси конзистенцију са проток, густину паковања и стабилност топљења базена. За инплантацију 316L нерђајућег челика, садржај кисеоника се држи испод 200 ppm строго да би се контролисало формирање оксида који би узроковали инклузије које би утицале на биокомпатибилност и трајање умора. Даље обрада побољшава перформансе:
Трпезни третмани за релизацију стреса нападају проблем остатног/заглављеног стреса узрокованог топлотним градијентима.
Топло изостатично притискање (ХИП) уклања унутрашњу порозност и повећава праг умора.
Плазмено нитрирање или електрохемијско полирање побољшава отпорност површине на корозију.
Контрола целог процеса даје материјале са 50% бољом остеоинтеграцијом у предклиничким студијама од традиционално обрађене 316Л, што показује значај карактеризације праха, радног процеса и пост-третмана за намењен клинички исход.
Контрола микроструктуре и својстава путем стратешког избора процеса у металним штампањима
Велика промена долази у индустрији штампања метала са развојем метода штампања: селективно ласерско топљење (СЛМ) и усмерено енергетско одлагање (ДЕД). Ове технике дају корисницима могућност прилагођавања микроструктуре штампаних материјала, фокусирајући се на расподелу чврстих стања и фаза метала док се штампају. Уносе у процесе ДЕД и СЛМ производе многе различите и контролисане исходе у коначном материјалу. Ови улази укључују: ласерску снагу, брзину скенирања и дебелину слоја са улазима снаге од 200 до 1000 Вт, брзине од 0,5 - 15 м/с и дебелину од 20 - 100 мкм, респективно. Ови контролисани резултати укључују, али нису ограничени на величину микро-зрна структуре, фазне структуре и присутне дефекте. СЛМ је познат по производњи ултрафине микроструктуре материјала са највишим стандардима и прописима потребним за проводнике авиона, где су особине уморности највеће забринутости. ДЕД је потпуно другачији у ФАСТ-у. ДЕД је у стању да произведе изузетно индустријски квалитетне мале до велике структуре са ливењем у штампи више метала због манипулације енергијом током штампе. Најквалитативнији подаци о овим процесима кажу да корисници могу да успоставе корелације које раније нису постојале између својстава материјала и примењених процеса и најквалитативнији подаци кажу да ови процеси смањују време потребно за механичко сертификовање штампаних делова за 2/3. Ова тврдња је тачна када су делови дизајнирани од стране корисника да одговарају стандардима и прописима ИСО/АСТМ-а и стандардима за тестирање механичких својстава чврстоће на истезање, својстава за умор и отпорности на пукотине.
Често постављене питања
Шта је метал штампање и колико брзо олакшава валидацију материјала?
Метална штампања, првенствено за брзо прототипирање, омогућава произвођачима да истовремено креирају и процењују нове легуре кроз додатне процесе, скраћујући време развоја са месеци на дана.
На који начин штампање метала унапређује развој специфичних легура као што је Ти-6АЛ-4В?
Метална штампања омогућава циљано инжењерство микроструктура кроз записану топлотну историју и контролисану учвршћивање, што побољшава микроструктуре и значајно побољшава својства као што су отпорност на умору.
Које предности долазе са примјеном топологије и оптимизације решетке у штампању метала?
Метална штампања омогућава употребу тополошке оптимизације и решетчаних структура, што резултира лакшим и ефикаснијим деловима, чиме се побољшава перформанси у индустријама као што су ваздухопловство, енергија и медицина.
Које су предности интеграције затвореног циклуса у процесима штампања метала?
Интеграција затвореном циклусом побољшава предвидимост микроструктуре материјала и механичке перформансе, омогућавајући процена чврстоће и флексибилности материјала без потребе за физичким испитивањем.