Com que el sector aeronàutic és un sector intensiu d'alta tecnologia, el rendiment dels components metàl·lics determina principalment el rendiment dels seus equips premium. A mesura que es desenvolupen nous motors d'aviació, avions grans, llançadors de nova generació i altres productes aeroespacials, així com nous materials, les necessitats de la tecnologia de fabricació també estan canviant. En aquest sentit, la impressió 3D metàl·lica, especialment la impressió 3D d'aliatges d'alumini, ha transformat fonamentalment el sector aeroespacial.
1 Aplicacions de l'aliatge d'alumini en el sector aeroespacial: antecedents
A causa de la seva gran resistència específica, és a dir, alta relació resistència/pes, excel·lents qualitats tèrmiques, és a dir, baixa absorció de calor, i resistència a la corrosió, els aliatges d'alumini s'han aplicat àmpliament en el sector aeroespacial. Amb una gran dificultat tècnica, àmplies possibilitats de processament de materials, baixes taxes d'utilització, cicles de producció llargs i costos elevats, els procediments de fabricació tradicionals inclouen la fosa, la forja, la soldadura i el processament mecànic que poden necessitar equips pesats i motlles enormes. A partir de dades del model 3D, la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica apila materials capa per capa en funció del làser, el feix d'electrons o l'arc com a fonts de calor, completant ràpidament la formació directa propera a la xarxa de components metàl·lics complexos massius d'alt rendiment. Aquesta és una tecnologia de fabricació verda i baixa en carboni.
2 Característiques principals de l'aliatge d'alumini imprès en 3D metàl·lic
L'aliatge d'alumini és un material perfecte per apuntar lleugers en el sector aeroespacial, ja que la seva densitat és aproximadament un terç de la de l'acer i la meitat de la del titani. El disseny dels components es pot millorar encara més per estalviar pes i preservar la força mitjançant tecnologies d'impressió 3D.
Resistència i tenacitat elevada: la resistència de l'aliatge d'alumini és, tanmateix, suficient per satisfer els criteris de resistència del material en el sector aeroespacial, tot i que la seva relació resistència/pes és inferior a la del titani. Mitjançant el tractament tèrmic, per exemple, els aliatges d'alumini d'alt rendiment com Al6061 i Al7075 poden assolir una resistència molt alta.
Importants per a usos que inclouen intercanviadors de calor i components del motor en el sector aeroespacial, els aliatges d'alumini tenen una gran conductivitat tèrmica i resistència a la corrosió. En produir peces amb formes geomètriques complicades: parets primes i fortes, per exemple, la tecnologia d'impressió-3D ajuda a maximitzar el rendiment tèrmic i la resistència a la corrosió.
La tecnologia d'impressió 3D ofereix als enginyers una gran llibertat de disseny per crear peces d'alumini amb geometries complicades (incloses gelosies i canals interns) per maximitzar el rendiment i el pes de les peces de fabricació. Amb els processos de fabricació convencionals, aquest nivell de llibertat de disseny és difícil d'assolir.
La tecnologia d'impressió 3D metàl·lica pot accelerar el temps de rotació del desenvolupament de peces mitjançant una ràpida iteració i flexibilitat de producció. Mitjançant el desenvolupament iteratiu, les proves i la modificació del disseny, pot respondre ràpidament a les necessitats del mercat, implicar una producció per lots petits o una sola vegada i aconseguir una personalització massiva.
3 Ús particular d'aliatge d'alumini d'impressió 3D metàl·lica en aeroespacial
Construcció d'avions: les aplicacions de la tecnologia d'impressió 3D d'aliatge d'alumini inclouen fuselatge d'avió, components estructurals grans, components estructurals de càrrega, etc. Es poden produir formes geomètriques complexes, com el tren d'aterratge d'avions, components del motor, etc., mitjançant la tecnologia d'impressió 3D. , per tant, redueix el pes de l'avió i augmenta l'economia de combustible.
fabricació de satèl·lits: la tecnologia d'impressió 3D d'aliatge d'alumini s'aplica a la fabricació de satèl·lits per crear suports d'aliatge de titani i alumini, sistemes de propulsió d'hidrazina, pistons per a sistemes de propulsió per satèl·lit i aquests components han de tenir una gran resistència, resistència a la corrosió i una tecnologia d'impressió 3D lleugera. satisfer adequadament aquestes necessitats.
Els components d'extrem calent dels motors de coets, com les cambres de combustió i les pales de la turbina, han de resistir entorns severs d'alta temperatura i pressió. Canals de refrigeració complexos, eficiència tèrmica millorada i vida útil allargada són només algunes de les característiques que permet la tecnologia d'impressió 3D d'aliatge d'alumini per a la fabricació.
4 Impressió 3D de metall d'aliatge d'alumini: perspectives i reptes
La tecnologia d'impressió 3D d'aliatge d'alumini encara té dificultats significatives encara que les seves àmplies possibilitats d'ús en la indústria aeroespacial es presenten. Els aliatges d'alumini, per exemple, tenen una gran reactivitat que els fa propensos a trencar-se i a fallar durant la impressió 3D. A més, la resistència de l'aliatge d'alumini està per sota del nivell de l'aliatge de titani i l'aliatge basat en níquel. Tot i així, aquests problemes s'estan resolent progressivament a mesura que es produeixen nous aliatges d'alumini i el desenvolupament tecnològic en curs.
AlSi10Mg, AlSi12, Al6061 i Al7075 es troben entre els pocs aliatges d'alumini premium creats recentment especialment per a la fabricació additiva. L'excel·lent resistència mecànica, tèrmica i a la corrosió d'aquests aliatges d'alumini els qualifica per a diverses aplicacions aeronàutiques. Simultàniament amb aquesta millora i perfeccionament constants de les tecnologies d'impressió 3D metàl·liques, com ara la fusió del llit de pols làser (SLM, DMLS), la fusió de feix d'electrons (EBM) i les tecnologies de polvorització adhesiva, que augmenten la precisió i l'eficiència de la impressió 3D d'aliatge d'alumini. és la seva constant evolució.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-and-machining-combine-to-create.html