क्या एक ही औद्योगिक घटक को प्रिंट करने के लिए कई धातु सामग्री का उपयोग किया जा सकता है?

一, तकनीकी सिद्धांत: सामग्री चुनने और इंटरफ़ेस को नियंत्रित करने के पीछे मूल विचार
मल्टी - मेटल 3 डी प्रिंटिंग का मुख्य लक्ष्य दो या अधिक धातुओं को मेटालर्जिक रूप से एक साथ फ्यूज करने के लिए है। ऐसा करने के दो मुख्य तरीके हैं: पाउडर बेड पिघलने (SLM/L - PBF) और निर्देशित ऊर्जा जमाव (DED)। उदाहरण के लिए, SLM तकनीक को कई धातुओं के साथ प्रिंट करने के लिए तीन बड़े तकनीकी बाधाओं से परे जाने की आवश्यकता है:
सामग्री संगतता का नियंत्रण
एक धातु संयोजन चुनें जिसमें 200 डिग्री से कम का पिघलने बिंदु और 10%से कम का एक थर्मल विस्तार गुणांक अंतर हो। NASA GRCOP - 42 कॉपर मिश्र धातु (पिघलने बिंदु 1083 डिग्री) और HR - 1 निकल-आधारित उच्च-तापमान मिश्र धातु (पिघलने बिंदु 1390 डिग्री) के मिश्रण का उपयोग करता है। वे लेजर ऊर्जा घनत्व (120-150 j/mm and) और स्कैनिंग गति (800-1200 मिमी/सेकंड) को नियंत्रित करके ऐसा करते हैं। इंटरफ़ेस में तन्यता ताकत 420 एमपीए है, जो कि ठेठ ब्रेज़िंग विधियों की तुलना में 60% अधिक है।
पाउडर को फैलाने के लिए विधि का नवीनीकरण
केवल एक सामग्री के साथ पाउडर वितरित करने का पुराना तरीका बहु - धातु के वैकल्पिक बयान के लिए काम नहीं करता है। Fraunhofer IGCV प्रयोगशाला ने एक इलेक्ट्रोस्टैटिक सोखना पाउडर फैलने वाला उपकरण बनाया, जो निर्माण मंच को -5000V इलेक्ट्रोस्टैटिक फ़ील्ड वितरित करके अलग -अलग धातु पाउडर को चुनिंदा रूप से adsorb कर सकता है। सिस्टम CW106C कॉपर मिश्र धातु पाउडर (आंतरिक परत) और 1.2709 स्टील पाउडर (बाहरी परत) को बहुत सटीक रूप से फैलाता है, जबकि तांबा स्टील जैकेट थ्रस्ट चैम्बर बनाते हैं। पाउडर रिकवरी दर 98%है, जो मानक मैकेनिकल स्क्रैपर पाउडर फैलने से तीन गुना बेहतर है।
प्रक्रिया मापदंडों का गतिशील प्रबंधन
विविध सामग्री क्षेत्रों के लिए, मल्टी - धातु की छपाई को वास्तविक समय में लेजर पावर, स्कैनिंग तकनीक और अन्य सेटिंग्स को बदलना होगा। Meltio की 3E मेटल डिपोजिशन तकनीक स्मार्ट सेंसर का उपयोग वास्तविक समय में पिघले हुए पूल के तापमान पर नजर रखने के लिए करती है (± 5 डिग्री की त्रुटि के साथ)। यह स्वचालित रूप से टाइटेनियम मिश्र धातु (400W की लेजर पावर) और एल्यूमीनियम मिश्र धातु (250W की लेजर पावर) के लिए बयान मापदंडों को भी समायोजित करता है। यह विधि टाइटेनियम मिश्र धातु और एल्यूमीनियम मिश्र धातु से विमानन इंजन कोष्ठक बनाती है। टाइटेनियम मिश्र धातु क्षेत्र में एचआरसी 38 की कठोरता है, और एल्यूमीनियम मिश्र धातु क्षेत्र में 18% की बढ़त दर है, जो एकल सामग्री के मुद्रण प्रदर्शन से 25% अधिक है।
2, सामान्य उपयोग: लैब से फैक्ट्री प्रैक्टिस तक जाना
1। एयरोस्पेस: दहन कक्ष को हल्का बनाना और गर्मी के प्रबंधन में बेहतर बनाना
एक रॉकेट इंजन के दहन कक्ष को 3000 डिग्री पर गैस फ्लशिंग और - 180 डिग्री पर तरल ऑक्सीजन कूलिंग को संभालना पड़ता है। पारंपरिक विनिर्माण में निकेल - आधारित मिश्र धातु शेल के साथ कॉपर मिश्र धातु अस्तर को जोड़ने के लिए, विस्फोटक वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में छह महीने लग सकते हैं। जर्मन सफ्रान समूह ने एक तांबे - स्टील बाइमेटालिक दहन कक्ष बनाने के लिए एसएलएम प्रक्रिया का उपयोग किया। मल्टी-मेटल 3 डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके, वे विनिर्माण समय को आधे में काटने और चैम्बर को 40% हल्का बनाने में सक्षम थे। मुख्य नवाचार कार्यात्मक रूप से वर्गीकृत सामग्री डिजाइन का उपयोग है। तांबे मिश्र धातु (GRCOP-84) और स्टील (316L) के बीच 0.5 मिमी मोटी निकैली संक्रमण परत है। यह परत सुचारू रूप से थर्मल विस्तार गुणांक को 16.5 × 10 ⁻⁶/ डिग्री से 12.8 × 10 ⁻⁶/ डिग्री में बदल देती है, जो इंटरफ़ेस तनाव एकाग्रता से छुटकारा पाता है।
2। ऊर्जा उपकरण: अनुरूप शीतलन चैनलों की विनिर्माण क्रांति
इंजेक्शन मोल्ड्स के उत्पादन में, पारंपरिक शीतलन जल चैनल ज्यादातर प्रसंस्करण सीमा के कारण रैखिक होते हैं। यह मोल्ड में तापमान क्षेत्रों को असमान (30 डिग्री तक के संस्करण के साथ) का कारण बनता है, जो उत्पाद मोल्डिंग की गुणवत्ता को बाधित करता है। एरोसिंट की द्विध्रुवीय एसएलएम तकनीक मोल्ड आवेषण के अंदर कॉपर मिश्र धातु (CUCR1ZR) कूलिंग चैनल प्रिंट करती है, जो तीन गुना अधिक प्रभावी बनाता है। यह विधि ऑटोमोबाइल बम्पर मोल्ड्स को 45 सेकंड से 18 सेकंड तक ठंडा करने में लगने वाले समय को छोटा करती है, एकल - टुकड़ा उत्पादन के लिए ऊर्जा का उपयोग 60%तक करती है, और मोल्ड्स को 2 मिलियन से अधिक बार तक रहता है।
3। बायोमेडिकल: सिलसिलेवार प्रत्यारोपण के प्रदर्शन को अनुकूलित करना
टाइटेनियम मिश्र धातु से बने कृत्रिम जोड़ों को हड्डी (6 से 12 महीने) के साथ एकीकृत करने के लिए एक लंबे समय की आवश्यकता होती है। नॉर्थवेस्टर्न पॉलिटेक्निकल यूनिवर्सिटी की एक टीम ने एक टाइटेनियम टैंटलम बिमेटालिक 3 डी प्रिंटिंग तकनीक बनाई है जिसने प्रत्यारोपण और हड्डी के ऊतकों के बीच बंधन की ताकत को तीन गुना कर दिया है। यह टाइटेनियम मिश्र धातु (TI6AL4V) की सतह पर टैंटलम (टीए) झरझरा संरचनाओं (पोरसिटी 65%, छिद्र आकार 500 माइक्रोन) को जमा करके किया गया था। नैदानिक ​​साक्ष्य इंगित करते हैं कि इस तकनीक का उपयोग करने वाले हिप संयुक्त प्रत्यारोपण में 92% तीन महीने की एक हड्डी एकीकरण दर प्राप्त होती है - सर्जरी, इसलिए पारंपरिक टाइटेनियम मिश्र धातु प्रत्यारोपण की तुलना में पुनर्वास अवधि को 50% तक कम कर देता है।
3, भविष्य के लिए प्रौद्योगिकी और रुझानों के साथ समस्याएं
भले ही मल्टी - धातु 3 डी प्रिंटिंग लैब से वास्तविक दुनिया में ले गई है, फिर भी तीन बड़ी समस्याएं हैं जिन्हें हल करने से पहले इसे व्यापक पैमाने पर उपयोग किया जा सकता है:
सामग्री इंटरफेस की विश्वसनीयता
गर्म होने पर धातुओं का विस्तार कैसे होता है, इसका अंतर आसानी से इंटरफेस में दरारें पैदा कर सकता है। स्टील {{4} - कॉपर इंटरफ़ेस पर NANO - आकार के NBC कणों (50-100 एनएम) को जोड़कर, MIT अनुसंधान टीम 280 MPA से 410 MPa तक इंटरफैसिअल बॉन्डिंग स्ट्रेंथ को बढ़ाने में सक्षम थी और दरार प्रसार दर को 80%तक काट सकती थी।
उपकरणों की लागत और दक्षता
मल्टी - धातु एसएलएम उपकरण की लागत एकल - सामग्री उपकरण से 3-5 गुना अधिक है, और पाउडर प्रसार गति एकल - सामग्री उपकरण का केवल 60% है। सीमेंस के समानांतर पाउडर फैलने वाली तकनीक, जो एक साथ काम करने वाले दो इलेक्ट्रोस्टैटिक सोखना सिर का उपयोग करती है, ने पाउडर फैलने की प्रक्रिया को 1200 मिमी/सेकंड तक पहुंचा दिया है और एक टुकड़े को 45%तक छपाई की लागत में कटौती की है।
मानकों के लिए कोई प्रणाली नहीं
इस समय मल्टी - मेटल 3 डी प्रिंटिंग के लिए कोई वैश्विक गुणवत्ता मानक नहीं है। ड्राफ्ट आईएसओ/एएसटीएम 52912 मानक संकेतक बताते हैं कि "सामग्री संक्रमण क्षेत्र की चौड़ाई 0.5 मिमी से कम या उसके बराबर" और "इंटरफ़ेस बॉन्डिंग स्ट्रेंथ से अधिक या मैट्रिक्स सामग्री के 80% से अधिक या उसके बराबर है।" यह 2026 में आधिकारिक तौर पर जारी होने की योजना है।
अगले पांच वर्षों में, मल्टी - धातु 3 डी प्रिंटिंग "चार आधुनिकीकरण" की दिशा में आगे बढ़ेगी:
विभिन्न प्रकार की सामग्रियों के साथ एक प्रणाली: धातुओं के उपन्यास संयोजन बनाना जो हल्के और मजबूत होते हैं, जिसमें टाइटेनियम मैग्नीशियम और एल्यूमीनियम स्कैंडियम शामिल हैं
स्मार्ट प्रक्रिया नियंत्रण: वास्तविक समय में मुद्रण प्रक्रिया में सुधार करने के लिए डिजिटल ट्विन तकनीक का उपयोग करना
उपकरण मॉड्यूल को एकीकृत करना: समग्र भागों को बनाना जो एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग, हीट ट्रीटमेंट और मशीनिंग को जोड़ते हैं
उन स्थानों की संख्या का विस्तार करना जहां इसका उपयोग किया जा सकता है: इसे परमाणु ऊर्जा और गहरी - समुद्री उपकरण जैसे क्षेत्रों में व्यापक पैमाने पर काम करना