1, idea de disseny que supera les limitacions de la fabricació convencional
La impressió 3D de metall permet als dissenyadors produir elements geomètrics complexos amb graus de llibertat abans inaudits. Tot i que la impressió 3D afegeix materials capa per capa, permetent teòricament qualsevol forma d'objecte sempre que es pugui definir en un model informàtic, la fabricació subtractiva tradicional, inclòs el tall, està limitada pels recorreguts de les eines i l'eliminació de material. Per als components de les naus espacials en particular, aquesta funció és especialment crucial ja que les naus espacials de vegades necessiten la integració de components funcionals altament sofisticats, com ara estructures lleugeres, intercanviadors de calor de precisió, canals de fluids complexos, etc., que són difícils o costosos en la fabricació convencional.
Els dissenyadors poden maximitzar lliurement l'estructura dels components mitjançant la impressió 3D metàl·lica per obtenir el millor rendiment mecànic, eficiència de gestió tèrmica o estalvi de pes. Per exemple, les tècniques d'optimització topològica permeten reduir dràsticament el consum de material dels components mentre es compleixen els criteris de resistència, per tant, permeten millorar la càrrega útil i l'economia de combustible de les naus espacials.
2, elecció del material: amplia l'àmbit d'aplicació
Les riques opcions de materials per a peces de nau espacial fetes possibles gràcies a la tecnologia d'impressió 3D de metall inclouen aliatges de titani, aliatges d'alta temperatura, acer inoxidable i aliatges d'alumini, entre altres coses. A causa de la seva gran resistència, resistència a la corrosió, estabilitat a alta temperatura i pes lleuger, aquests materials troben un ús extensiu a la indústria aeronàutica.
Particularment l'aliatge de titani, amb la seva baixa densitat i gran resistència, s'ha convertit en el material escollit per als components estructurals de les naus espacials. Tot i així, la producció convencional d'aliatge de titani és cara i difícil; La tecnologia d'impressió 3D metàl·lica pot eliminar en gran mesura aquests reptes. L'optimització de la microestructura de les peces d'aliatge de titani es pot aconseguir regulant exactament els paràmetres d'impressió, millorant així el seu rendiment general.
A més, la impressió 3D metàl·lica permet l'ús de materials classificats funcionalment o materials compostos, que poden tenir diverses característiques físiques, com ara duresa, densitat o conductivitat tèrmica en diferents àrees, la qual cosa és essencial per satisfer els criteris de rendiment de les peces de la nau espacial en un entorn extrem.
3, l'optimització del procés significa augmentar la qualitat i l'eficiència de la producció.
Aconseguir una fabricació eficaç i d'alta qualitat de peces a mida depèn de l'optimització del procés de la impressió 3D de metall. Això cobreix la modificació exacta dels paràmetres d'impressió (com ara la potència del làser, la velocitat d'escaneig, el gruix de la capa, etc.), el processament i el reciclatge de materials en pols i la millora de les operacions de postprocessament, com ara tractament tèrmic, tractament superficial, etc.).
L'optimització constant dels paràmetres d'impressió ajuda a reduir molt l'aparició de defectes (com ara porus, esquerdes, etc.), millorant així la densitat i les qualitats mecàniques de les peces. La característica de construcció capa per capa de la impressió 3D metàl·lica també permet incrustar sensors, components funcionals, etc. durant el procés d'impressió, aconseguint així un disseny i fabricació integrats de peces, reduint els passos de muntatge i millorant la fiabilitat i eficiència de tot el sistema. .
4, Aplicació pràctica: el pas de la fabricació massiva al prototip
Des de la producció de prototips fins a la producció en massa, l'ús de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica en la fabricació de peces de nau espacial s'ha estès progressivament. Per produir components importants, com ara peces de motor, dipòsits d'emmagatzematge de combustible i sistemes de protecció tèrmica, per exemple, les agències espacials com la NASA i l'ESA han adoptat la tecnologia d'impressió 3D. Aquests components no només tenen un millor rendiment, sinó que també redueixen molt els cicles de fabricació i les despeses.
A més, ofereix oportunitats de reparació en òrbita i millores de naus espacials, la impressió 3D de metall. Els astronautes poden crear o substituir immediatament les peces trencades en òrbita portant impressores 3D i les matèries primeres necessàries, augmentant així considerablement la flexibilitat i la capacitat d'operació sostenible de les naus espacials.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminum-high-performance-radiator-by-3d.html