औद्योगिक उपकरणों में धातु 3 डी प्रिंटिंग का कार्य सिद्धांत क्या है?

प्रौद्योगिकी का दिल: विनिर्माण में एक बदलाव से घटाव से एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग
का सबसे महत्वपूर्ण हिस्साधातु 3 डी मुद्रणधातु सामग्री को बिल्कुल सही तरीके से डाल रहा है, जो सीधे डिजिटल मॉडल द्वारा किया जाता है। यह पूरी तरह से विनिर्माण के विशिष्ट "ब्लैंक प्रोसेसिंग असेंबली" चक्र को बदलता है। प्लैटिनम बीएलटी - S1500 उपकरण में 10-लेजर सिंक्रोनस स्कैनिंग सिस्टम होता है जो इसे 1.5 मीटर चौड़ा चैम्बर में 0.06 मिमी प्रति परत की उच्चतम सटीकता के साथ प्रिंट करने देता है। इसके वर्कफ़्लो में चार मुख्य चरण हैं:
डिजिटल रूप में मॉडलिंग और स्लाइसिंग: 3 डी मॉडल बनाने के लिए सीएडी सॉफ्टवेयर का उपयोग करें, फिर उन्हें एसटीएल फ़ाइलों में बदलने के लिए मैजिक्स जैसे स्लाइसिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करें जिन्हें पढ़ा जा सकता है। सामग्री के गुणों पर निर्भर परत की मोटाई 0.02–0.1 मिमी पर सेट करें।
पाउडर बेड प्रीट्रीटमेंट: पाउडर फैलने वाले उपकरण समान रूप से एक वैक्यूम या अक्रिय गैस वातावरण में कार्यक्षेत्र पर गोलाकार टाइटेनियम मिश्र धातु पाउडर फैलाता है। परत की मोटाई को μ 5 μ मीटर के भीतर नियंत्रित किया जाता है।
एक उच्च - एनर्जी बीम के साथ चयनात्मक पिघलना: लेजर गैल्वेनोमीटर डिवाइस वर्तमान परत क्रॉस - खंड पर 20 मीटर/सेकंड की गति से चलता है, पाउडर को तरल धातु के एक पूल में पिघला देता है। Marangoni संवहन तब धातु को सघन करने और ठोस बनाने में मदद करता है।
लेयर स्टैकिंग मोल्डिंग द्वारा परत: वर्कबेंच को एक परत की मोटाई से कम किया जाता है, और पाउडर जमा करने, पिघलने और जमने का चक्र तब तक दोहराया जाता है जब तक कि 100% के करीब घनत्व के साथ एक धातु की वस्तु नहीं बनाई जाती है।
चीजों को बनाने के इस नए तरीके ने सामग्री उपयोग दर को 10%-20%से पुराने तरीकों से 90%से ऊपर बढ़ा दिया है। उदाहरण के लिए, जीई के पवन ऊर्जा मुख्य असर सीट का 3 डी मुद्रित संस्करण जाली भागों की तुलना में 40% हल्का है और विकास के समय को 18 महीने से 3 महीने तक काटता है। पांच प्राथमिक प्रक्रियाएं प्रौद्योगिकी के मामले में एक दूसरे से अलग हैं।
उद्योग में अभी उपयोग किए जाने वाले धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक के दो प्राथमिक प्रकार हैं: पाउडर बेड पिघलने और दिशात्मक ऊर्जा जमाव। उनकी तकनीकी विशेषताओं और उन स्थितियों के संदर्भ में उनके बीच बड़े अंतर हैं जिनमें उनका उपयोग किया जा सकता है:
1। पाउडर बेड पिघलने की विधि
चयनात्मक लेजर पिघलने (SLM): यह टाइटेनियम मिश्र धातुओं, निकल - आधारित मिश्र धातुओं, और फाइबर लेज़रों के साथ 17-4ph स्टेनलेस स्टील को काट सकता है जो 1000 से 2000W पावर और डायनेमिक फोकस मिरर का उपयोग करते हैं जो 0.05 मिमी चौड़ा है। प्लेटिनम टेक्नोलॉजी की दोहरी लेजर सहयोग तकनीक ने 200% तेजी से मुद्रण किया है और प्रत्येक घटक के लिए विमानन इंजन ईंधन नलिका को 65% तक बनाने की लागत में कटौती की है।
इलेक्ट्रॉन बीम चयनात्मक पिघलने (EBSM) एक विधि है जो एक वैक्यूम में काम करने के लिए 30kW इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करती है और 8m/s की गति से स्कैन करती है। यह उच्च पिघलने वाले बिंदुओं के साथ धातुओं के साथ काम करने के लिए सबसे अच्छा है, जैसे कि टैंटलम और टंगस्टन। सीमेंस एनर्जी परमाणु स्टीम जनरेटर ट्यूब शीट बनाने के लिए इस तकनीक को नियुक्त करती है। यह वेल्ड्स की संख्या को 127 से 3 तक काट देता है और लीक के खतरे को 90%तक कम करता है।
डायरेक्ट एनर्जी डिपोजिशन मेथड लेजर पास NETT फॉर्मिंग (LENS): एक समाक्षीय पाउडर फीडिंग सिस्टम लेजर फोकसिंग क्षेत्र में 45-106 माइक्रोन के व्यास के साथ धातु पाउडर भेजता है ताकि ग्रेडिएंट सामग्री बनाने के लिए ध्यान केंद्रित किया जा सके। इस तकनीक का उपयोग करते हुए, हनीवेल ने TI6AL4V/INCONEL 718 BIMETALLIC टरबाइन डिस्क बनाई है जो थर्मल थकान के लिए तीन गुना अधिक प्रतिरोधी है।
आर्क एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (WAAM): यह विधि गर्मी स्रोत के रूप में एक मिग/टीआईजी वेल्डिंग आर्क का उपयोग करती है और 8 किलोग्राम/घंटा तक जमा कर सकती है, जिससे बड़े पैमाने पर संरचनात्मक भाग बनाने के लिए अच्छा होता है। CSIC 725 द्वारा बनाई गई समुद्री प्रणोदन शाफ्ट के लिए 3 डी प्रिंटिंग तकनीक ने सामग्री की लागत में 40% की कटौती की है और उत्पादन में 70% की वृद्धि हुई है।
सामग्री विज्ञान में बड़े कदम आगे
मेटल 3 डी प्रिंटिंग के लिए सामग्री प्रणाली मानक मिश्र से कार्यात्मक और स्मार्ट लोगों में बदल रही है:
उच्च - का विकास मिश्र: शगंग समूह ने विमानन उद्योग में मांग के जवाब में GTD222 निकल - आधारित उच्च - तापमान मिश्र धातु बना दिया है। इसमें 650 डिग्री पर 1200mpa की तन्यता ताकत है, जो कि विशिष्ट GH4169 सामग्री से 25% अधिक है।
मल्टी - सामग्री समग्र प्रौद्योगिकी: पाउडर कणों के आकार को बदलकर (उदाहरण के लिए, 45 माइक्रोन बेस पाउडर और 15 माइक्रोन रिफाइंड पाउडर), टाइटेनियम मिश्र धातु के अनाज का आकार 50 माइक्रोन से 10 माइक्रोन तक कम किया जा सकता है, जिससे यह 10 से अधिक चक्रों का एक थकान जीवन दे सकता है।
स्मार्ट सामग्री का उपयोग करना: एक अनुकूली वाल्व बनाने के लिए जो स्वचालित रूप से 40 और 80 डिग्री के बीच अपने उद्घाटन को बदल सकता है, आकार मेमोरी मिश्र धातु कणों को 316L स्टेनलेस स्टील में प्रत्यारोपित किया जाता है। अशुद्धि को ± 0.5 डिग्री तक रखा जाता है।
औद्योगिक में गहरी पैठ - ग्रेड का उपयोग करता है
तीन उच्च - अंतिम औद्योगिक क्षेत्रों ने धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक का बहुत उपयोग किया है:
एयरोस्पेस: एयरबस A350XWB विमान में 3 डी प्रिंटेड टाइटेनियम मिश्र धातु ब्रैकेट हैं जो संरचना को 30% हल्का और ईंधन दक्षता 2% बेहतर बनाते हैं। रोल्स रॉयस के अल्ट्राफैन इंजन प्रोजेक्ट ने 36 से 18 तक कंप्रेसर ब्लेड की संख्या को काटने के लिए 3 डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग किया। इसने जोर - को - वजन अनुपात 15% अधिक बना दिया।
ऊर्जा उपकरण: चौथी पीढ़ी परमाणु ऊर्जा उच्च - तापमान गैस कूल्ड रिएक्टर स्टीम जनरेटर द्वारा बनाया गया राज्य बिजली निवेश निगम द्वारा बनाई गई 3 डी मुद्रित निकल - आधारित मिश्र धातु हीट ट्रांसफर ट्यूब का उपयोग करता है। यह गर्मी हस्तांतरण दक्षता को 92%बनाता है, जो पारंपरिक डिजाइनों की तुलना में 8 प्रतिशत अधिक है।
बीएमडब्ल्यू ग्रुप ने IX3 इलेक्ट्रिक वाहन मॉडल में 3 डी प्रिंटेड एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी ट्रे का उपयोग किया है। इसने कार को 12 किलोग्राम हल्का बना दिया और इसकी NEDC रेंज को 15 किमी तक बढ़ा दिया।