Quin és el paper de la impressió 3D metàl·lica en el forn industrial i la reparació de les calderes?

1. Reparació d’estructures complexes: anant més enllà de les restriccions físiques de l’artesania tradicional
La corrosió de temperatura alta -, el ciclisme d’estrès tèrmic o el desgast mecànic poden causar fallades locals a les parts principals dels forns i calderes industrials, com ara cambres de combustió, tubs d’intercanvi de calor i reixes. La soldadura i la polvorització són mètodes de reparació tradicionals que es limiten a la manera de funcionar i són difícils d’utilitzar en geometries complexes com les estructures de parets de parets -, canals de flux intern o superfícies desiguals. Per exemple, l’encapçalament del superheater de la caldera necessita 56 forats de vapor precisos per funcionar. En la fosa tradicional de sorra, s’ha de situar el nucli, però el ferro fos a temperatures altes pot moure el nucli, cosa que fa que la posició del forat es mogui massa. Després d’això, es necessita una correcció de perforació manual, que costa molts diners i triga molt de temps.
Modelització digital i capa - de - capa de la producció de capa han resolt completament aquest repte amb la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica. La Boro Casting Company va utilitzar la tecnologia d’impressió de sorra 3D per reduir el temps que va trigar a combinar el motlle per a l’encapçalament del superheater de 14 hores a 3,5 hores al projecte de reparació de locomotores de vapor de Tyseley al Regne Unit. Això va estalviar el 67% de les despeses. A més, es va poder fer 56 forats de vapor alhora sense cap treball addicional. Aquest cas mostra que la impressió 3D pot situar amb precisió nuclis complicats, desfer -se dels problemes de qualitat que provenen del moviment bàsic en procediments més antics i reduir l’ús d’energia en un 30% en llocs que no tenen pes mitjançant el disseny d’optimització de topologia, tot i que segueix assegurant -se.

2. Personalització del rendiment de materials: satisfer les necessitats de reparació de circumstàncies laborals molt dures
Industrial furnaces and boilers work in very difficult conditions, and their parts have to be able to handle a lot of stress, like high temperatures (>1000 °C), high pressures (>10Mpa), oxidació i corrosió. Els aliatges basats en Nickel - i Cobalt - són exemples de materials de reparació tradicionals que són estables a temperatures elevades. Tot i això, és difícil trobar un equilibri entre les seves nombroses qualitats, com ara la resistència al desgast i la resistència al xoc tèrmic. La impressió 3D metàl·lica pot personalitzar amb precisió les propietats dels materials canviant la forma en què es fa la pols i controlant els paràmetres del procés.
Per exemple, quan es fixa les fulles de turbines del motor d’avions, el níquel IN718 - basat en pols de la companyia de tecnologia Platí<50ppm), along with selective laser melting (SLM) technology, achieves a persistent strength of ≥ 900MPa at a high temperature of 650 ℃, meeting the extreme working conditions requirements of aircraft engines. Xi'an Jiaotong University developed the WC Co hard alloy composite powder for use in boilers. It is printed on the cutting teeth of a tunnelling machine using laser selective sintering (SLS) technology. It has a hardness of HRC68, is three times more resistant to wear than traditional forged parts, and can last up to 12 months. This kind of material innovation shows that 3D printing may improve the composition and microstructure of materials in a specific way dependent on the specific working conditions of the area being repaired, like temperature gradient and stress distribution. This is called "on-demand repair."
3. Digitització de tot el procés: reconstrucció i fixació del model d’eficiència de la indústria
L’antiga manera d’arreglar les coses requereix més de 10 passos, com ara trobar el problema, obtenir peces de recanvi, mecanitzar i tractament tèrmic. Es triga diversos mesos i es basa en l’experiència humana, la qual cosa comporta grans canvis en la qualitat. El mode "Digital Twin+Intelligent Manufacturing" de la tecnologia d'impressió 3D de metall accelera el procediment de reparació a menys de 72 hores i fa possible seguir tot el procés.
El procés de reparació es pot desglossar en quatre passos:
Detecció intel·ligent: el Sick Ranger3 High - Velocitat de la càmera 3D escaneja els components a una velocitat de fotograma de 46 kHz amb una precisió de 0,02 mm. Troba automàticament la mida i la ubicació de defectes com les esquerdes i el desgast.
Modelització inversa: utilitzant el programari Geomagic Design X per convertir les dades del núvol de punts en models CAD que es poden canviar, juntament amb les tècniques d’optimització de topologia, per utilitzar menys material mentre siguin forts;
Fabricació additiva: utilitzant la tecnologia SLM o Beam Beam (EBM), les capes de reparació s’imprimeixen a partir de les dades de tall de model. El gruix de cada capa es pot regular entre 20 i 50 μm, cosa que permet el micròmetre - control de la mida del nivell.
POST - Processament: la premsa isostàtica calenta (maluc) es desfà dels porus interns i augmenta la densitat fins al 99,95%. A continuació, es fa el polit de superfície per complir els estàndards de precisió del muntatge.
Quan Rolls Royce va utilitzar aquesta tècnica per arreglar peces de recanvi per als motors d’avions, va reduir el valor de l’inventari global de 4.200 milions de dòlars a 1.800 milions de dòlars i va reduir el temps que va trigar perquè els avions dels clients tornessin a l’aire de 72 hores a 8 hores. Això va estalviar a la companyia aèria més de 500 milions de dòlars anuals en costos operatius.