सिद्धांत और धातु 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी वर्गीकरण
धातु पाउडर या तारों को परत दर परत जमा करके, धातु 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियां सीएडी मॉडल को वास्तविक मॉडल में बदल देती हैं। डायरेक्ट मेटल लेजर सिंटरिंग (डीएमएलएस), पहला मेटल 3डी प्रिंटिंग पेटेंट, 1990 के दशक में ईओएस जर्मनी द्वारा प्राप्त किया गया था। ये चार तकनीकें-पाउडर बेड फ़्यूज़न, चिपकने वाला छिड़काव, प्रत्यक्ष ऊर्जा जमाव, और सामग्री बाहर निकालना-ज्यादातर धातु 3 डी प्रिंटिंग को परिभाषित करती हैं जैसा कि अब है।
डीएमएलएस, सेलेक्टिव लेजर मेल्टिंग (एसएलएम), और इलेक्ट्रॉन बीम मेल्टिंग (ईबीएम) मिलकर पाउडर बेड फ्यूजन बनाते हैं। ये प्रौद्योगिकियां लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके धातु पाउडर को पिघलाकर परत दर परत निर्माण करती हैं। जबकि ईबीएम बड़ी सटीकता के साथ लगभग किसी भी ज्यामितीय आकार का उत्पादन कर सकता है, जिसमें मशीन सामग्री जैसे टाइटेनियम मिश्र धातु और निकल उच्च तापमान मिश्र धातु को चुनौती देना शामिल है, डीएमएलएस का उपयोग लगभग किसी भी धातु मिश्र धातु से वस्तुओं के निर्माण के लिए किया जा सकता है, एसएलएम मुद्रित वस्तुओं को उत्पन्न करता है जो काफी घने और मजबूत होते हैं .
धातु पाउडर बिस्तर पर चिपकने वाला पदार्थ गिराने के लिए इंकजेट का उपयोग करना, चिपकने वाला छिड़काव-जैसे कि मल्टी जेट फ्यूजन (एमजेएफ) और नैनोकण छिड़काव (एनपीजे-धीरे-धीरे पाउडर की परत दर परत जम जाता है, जिससे पूरे उत्पाद का उत्पादन होता है। इस विधि द्वारा बड़े हिस्से का उत्पादन किया जा सकता है। , जो सहायक संरचनाओं की आवश्यकता के बिना कमरे के तापमान पर चल सकता है।
प्रत्यक्ष ऊर्जा जमाव में लेजर सामग्री जमाव (एलएमडी), आर्क एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (डब्ल्यूएएएम), और प्रत्यक्ष धातु जमाव (डीईडी) शामिल हैं। ये विधियाँ धातु के पाउडर या तार को बाहर निकालती हैं और इसे तुरंत उच्च-ऊर्जा प्रभाव, पिघलने और परत दर परत बनाने पर लागू करती हैं। जबकि एलएमडी उच्च-घनत्व और उच्च यांत्रिक प्रदर्शन मुद्रण को पूरा करने के लिए सामग्रियों का प्रभावी ढंग से उपयोग कर सकता है, डीईडी टूटे हुए धातु भागों को बहाल कर सकता है और नए घटकों को जोड़ सकता है।
परत दर परत प्रिंट करने के लिए छोटे धातु के कणों के साथ संसेचित पॉलिमर फिलामेंट्स या तारों का उपयोग करना, और बाद में धातु के कणों को डीग्रीजिंग और सिंटरिंग प्रक्रियाओं द्वारा ठोस धातु में पिघलाना, सामग्री बाहर निकालना-जैसे फ़्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग (एफडीएम) और फ़्यूज़ फैब्रिकेशन (एफएफएफ-के लिए अनुमति देता है) यह)।
हल्के डिज़ाइन में मेटल 3डी प्रिंटिंग लागू की गई
अधिकतर निम्नलिखित विशेषताओं में दर्शाया गया है, धातु 3डी प्रिंटिंग तकनीक का वैमानिकी भागों के हल्के डिजाइन में बहुत लाभ है।
संरचनात्मक अनुकूलन का डिज़ाइन: खोखले जाली संरचनाओं, खोखले सैंडविच / पतली दीवार वाले प्रबलित निर्माण, एकीकृत संरचनाओं और टोपोलॉजी अनुकूलित संरचनाओं सहित भागों के जटिल ज्यामितीय आकार, सीधे धातु 3 डी प्रिंटिंग द्वारा निर्मित किए जा सकते हैं। ये संरचनात्मक रूप संरचनात्मक ताकत को संरक्षित या बढ़ाने के दौरान सामग्री के उपयोग को कम करते हैं, जिससे हल्के डिजाइन प्राप्त होते हैं।
पतले पैनल और मोटे कोर से युक्त, खोखला सैंडविच/पतली दीवार वाला प्रबलित निर्माण बाहरी तनाव को वितरित कर सकता है, झुकने की कठोरता और ताकत बढ़ा सकता है और वजन बचा सकता है।
खाली जाली निर्माण: जाली के सापेक्ष घनत्व और इकाई कोशिका व्यवस्था को अलग-अलग करके ताकत, कठोरता और क्रूरता को संतुलित किया जा सकता है, जिससे वजन 70% से अधिक कम हो जाता है।
समग्र रूप से संरचित टोपोलॉजी अनुकूलन संरचना: वस्तु की आंतरिक संरचना को बदलकर, संरचनात्मक ताकत बनाए रखते हुए सामग्री के उपयोग को कम करके, इष्टतम संरचनात्मक डिजाइन खोजने के लिए गणितीय तरीकों का उपयोग करना। कई हिस्सों को एक इकाई में मर्ज करें, जिससे फ्लैंज और वेल्ड जैसी कनेक्शन संरचनाओं को कम किया जा सके, असेंबली प्रक्रिया को सरल बनाया जा सके और कार्यात्मक डिजाइन को अनुकूलित किया जा सके।
प्रदर्शन में सुधार और सामग्री का चयन: एयरोस्पेस उपयोग विभिन्न हल्के धातु मिश्र धातुओं के लिए बहुत उपयुक्त होगा, जिसमें टाइटेनियम मिश्र धातु और एल्यूमीनियम मिश्र धातु शामिल हैं, जिनमें उच्च शक्ति और कम घनत्व है और इस प्रकार धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक के लिए काफी उपयुक्त हैं। इसके अलावा इष्टतम मुद्रण मापदंडों और गर्मी उपचार तकनीकों के माध्यम से सामग्री के यांत्रिक गुणों और स्थायित्व को बढ़ाया जाता है।
तेज़ प्रोटोटाइपिंग और मरम्मत: मेटल 3डी प्रिंटिंग तकनीक द्वारा संभव बनाए गए प्रोटोटाइप भागों का तेजी से निर्माण डिजाइनरों को नए डिजाइन विचारों की पुष्टि करने में मदद करता है। इसके साथ ही, यह मरम्मत चक्र को छोटा कर सकता है, उत्पादन लागत कम कर सकता है, तेजी से घटक निर्माण कर सकता है और क्षतिग्रस्त हिस्सों की सटीक मरम्मत कर सकता है।
विशेष अनुप्रयोग स्थितियाँ
उदाहरण के लिए, धातु 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके, विमान इंजन दहन कक्ष और टरबाइन ब्लेड सहित जटिल संरचनात्मक घटकों का उत्पादन कर सकते हैं। इन घटकों को प्रदर्शन और स्थायित्व को बढ़ाने के साथ-साथ सामग्री की खपत को कम करने के लिए परिष्कृत किया गया है। इसके अलावा लैंडिंग गियर और विमान ब्रैकेट सहित महत्वपूर्ण भागों के साथ प्राप्य। ये घटक न केवल हल्के वजन के हैं बल्कि संरचनात्मक डिजाइन अनुकूलन के माध्यम से भार वहन क्षमता और स्थायित्व भी बढ़ाते हैं। मेटल 3डी प्रिंटिंग तकनीक उत्पादन लागत को कम कर सकती है, विनिर्माण तकनीकों को सरल बना सकती है और असेंबली संरचनाओं और जटिलता में कटौती कर सकती है।
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