Principis i classificació de tecnologia d'impressió 3D de metall
Per capa per capa apilant pols o cables metàl·lics, les tecnologies d'impressió 3D metàl·liques converteixen els models CAD en models reals. La sinterització làser de metall directe (DMLS), la primera patent d'impressió 3D de metall, va ser obtinguda a la dècada de 1990 per EOS Germany. Aquestes quatre tècniques: fusió en llit de pols, polvorització d'adhesius, deposició directa d'energia i extrusió de material, defineixen majoritàriament la impressió 3D de metall tal com és ara.
El DMLS, la fusió selectiva per làser (SLM) i la fusió per feix d'electrons (EBM) constitueixen conjuntament la fusió del llit de pols. Aquestes tecnologies construccions capa per capa amb làser o feixos d'electrons, fonent pols metàl·lica. Si bé l'EBM pot produir gairebé qualsevol forma geomètrica amb gran precisió, incloent materials difícils de mecanitzar com els aliatges de titani i els aliatges d'alta temperatura de níquel, DMLS es pot utilitzar per construir objectes a partir de gairebé qualsevol aliatge metàl·lic, SLM genera objectes impresos que són força densos i forts. .
Utilitzant injecció de tinta per deixar caure l'adhesiu sobre un llit de pols metàl·lic, polvorització d'adhesius, com ara la fusió multijet (MJF) i la polvorització de nanopartícules (NPJ), solidifica gradualment la pols capa per capa, de manera que es produeix tot el producte. Amb aquest mètode es poden produir peces més grans. , que pot funcionar a temperatura ambient sense necessitat d'estructures de suport.
La deposició directa d'energia inclou la deposició de material làser (LMD), la fabricació additiva d'arc (WAAM) i la deposició directa de metall (DED). Aquests mètodes extruen pols o filferro metàl·lic i l'apliquen instantàniament a l'impacte d'alta energia, la fusió i la construcció capa per capa. Tot i que LMD pot utilitzar materials de manera efectiva per aconseguir una impressió d'alta densitat i alt rendiment mecànic, DED pot restaurar peces metàl·liques trencades i afegir nous components.
Utilitzant filaments de polímer o filferros impregnats amb petites partícules metàl·liques per imprimir capa per capa i, posteriorment, fondre les partícules metàl·liques en metall sòlid mitjançant procediments de desgreixatge i sinterització, extrusió de material, com ara el modelatge de deposició fosa (FDM) i la fabricació de fusibles (FFF-permet això).
Impressió 3D de metall aplicada en disseny lleuger
Principalment representada en les següents característiques, la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica té grans avantatges en el disseny lleuger de peces aeronàutiques.
Disseny d'optimització estructural: les formes geomètriques complexes de les peces, incloses les estructures de gelosia buides, les construccions reforçades amb sandvitx buits/parets primes, estructures integrades i estructures optimitzades per la topologia, es poden fabricar directament mitjançant impressió 3D metàl·lica. Aquestes formes estructurals redueixen l'ús de material alhora que conserven o milloren la resistència estructural, per tant, aconsegueixen un disseny lleuger.
Composada de panells prims i nuclis gruixuts, la construcció reforçada de sandvitx buit/paret prima pot distribuir les tensions externes, augmentar la rigidesa i la resistència a la flexió i estalviar pes.
Construcció de gelosia buida: es pot equilibrar la força, la rigidesa i la duresa variant la densitat relativa i la disposició de les cèl·lules unitàries de la gelosia, per tant, reduint el pes en més d'un 70%.
Estructurada holísticament Estructura d'optimització de topologia: Ús de mètodes matemàtics per trobar el disseny estructural òptim, canviant l'estructura interna de l'objecte, minimitzant l'ús de material i mantenint la resistència estructural. Combineu diverses peces en una sola entitat, reduint així les estructures de connexió com brides i soldadures, simplificant el procés de muntatge i optimitzant el disseny funcional.
Millorar el rendiment i triar materials: els usos aeroespacials trobarien un gran ajust per a una varietat d'aliatges metàl·lics lleugers, inclosos els aliatges de titani i els aliatges d'alumini, que tenen una alta resistència i baixa densitat i, per tant, són molt adequats per a la tecnologia d'impressió 3D de metall. A més es milloren les qualitats mecàniques i la durabilitat dels materials mitjançant paràmetres d'impressió òptims i tècniques de tractament tèrmic.
prototipat i reparació ràpids: la fabricació ràpida de peces de prototips possible gràcies a la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica ajuda els dissenyadors a confirmar idees de disseny noves. Simultàniament, també pot escurçar els cicles de reparació, reduir els costos de producció, aconseguir una ràpida fabricació de components i una reparació exacta de les peces danyades.
Situacions particulars d'aplicació
Utilitzant la tecnologia d'impressió 3D de metall, per exemple, els motors d'avions poden produir components estructurals complexos, com ara cambres de combustió i pales de turbina. Aquests components s'han perfeccionat per reduir el consum de material alhora que milloren el rendiment i la durabilitat. A més, es pot aconseguir amb peces importants, com ara el tren d'aterratge i els suports de l'avió. Aquests components no només són lleugers, sinó que també augmenten la capacitat de càrrega i la durabilitat mitjançant l'optimització del disseny estructural. La tecnologia d'impressió 3D de metall també pot minimitzar els costos de producció, simplificar les tècniques de fabricació i retallar les estructures i la complexitat del muntatge.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-changer.html