产品介绍

  3d打印(AM)并不是用于替代铸造、铸造或机械加工等传统制作工艺,而是在必定的束缚条件下供给更大的规划自在度,但依据增材制作的全体部件给日常保护和修补带来了应战。3d打印为发动机的涡轮规划和出产带来了数字化的灵活性和高效率。

  1952年,日本教授Kojima初次提出将资料逐层增加以制作三维结构实体的主意,这被视作3d打印的来源。

  1980年,日本教授Kodama宣布了榜首份关于光致抗蚀剂聚合快速成形的陈述,因为资金问题,没有完结专利的请求。1984年,法国研讨人员开发了立体光刻(stereolithography)技能(最早的3D打印技能之一),因为缺少商场而抛弃。美国工程师Charles Hull持续对立体光刻技能展开研讨,并于1986年请求了光固化成形(SLA)专利。

  1988年,美国大学生Carl Deckard在得克萨斯大学奥斯汀分校的支持下,用两年半的时刻开发了挑选性激光烧结(SLS)技能,无须任何铸造便可出产出零件。

  1989年,机械工程师Scott Crump开宣布能主动构建三维物理模型的熔融堆积建模(FDM)技能。

  3d打印可以运用聚合物、陶瓷和金属等多种原资料。金属资料的3d打印技能可依据质料和动力的类型进行分类。其间,粉末床选区熔化(PBF)和定向能量堆积(DED)是用得最多的且最首要的金属资料3d打印技能。

  到2020年,54%的金属3d打印商场选用粉末床选区熔化(PBF)工艺。常见的金属PBF工艺包含直接金属激光烧结(DMLS)、激光选区熔融(SLM)、电子束熔融(EBM)和直接金属激光熔融(DMLM)。DMLS和SLM专门用于金属部件出产,其首要的优势是仅需有限的支撑结构,能打印出杂乱的几许形状,无须后处理操作来移除支撑结构。缺乏是相对贵重且杂乱,受机器尺度、变形程度和外表粗糙度的约束。SLM是用激光将粉末资料加热到熔点,经过熔融构成固体。较高的外表上的质量和较低的孔隙率是该工艺的要害优势。而EBM则是选用高能电子束将金属粉末熔融在一起。

  定向能量堆积(DED)占金属3d打印商场的16%。DED体系首要是选用激光束、电子束、等离子体或电弧作为热源。它挑选性地熔化金属丝或粉末,并将其接连添加到构建平台上。DED技能大多数都用在制作金属部件。该工艺选用机器人焊接工艺,能以较高的堆积速率进行打印,但相对精度较低。

  DED可用于具有高堆积速率的无束缚构建体,对大中型杂乱金属产品具有本钱效益,也可用于受损部件的修正。首要有电弧增材制作(WAAM)和电子束增材制作(EBAM)。WAAM技能是一种依据焊丝的DED办法,以电弧作为能量源对焊丝/粉末质料进行熔化。在EBAM中,电子束作为能量源对焊丝/粉末资料来熔化。

  关于金属3d打印工艺的挑选首要依据原资料、零件用处、设备本钱、零件所需的外表处理、交给期限等。

  金属3d打印具有快速加工和修补、制作自在形状和杂乱几许形状以及整合零件的才能,可以从减轻质量、缩短交给期和削减零件数量等三个方面下手对涡轮进行优化规划。

  北京南边斯奈克玛涡轮技能公司选用3d打印技能规划、出产了低压涡轮的首要零部件(见图1),包含机匣、叶片、导向器、涡轮盘、轴承座和一体化过渡段,以验证其力学性能。

  无论是3d打印仍是惯例出产,最重要的一点是可以表征资料和力学性能,以开宣布资料数据库。大多数情况下,力学性能与所用工艺相关,有必要进行特别测试以验证技能成熟度。

  实践证明,运用3d打印可将出产时刻削减50%～90%,适用于为实验预备零件或为售后按需求出产备件。

  例如,选用3d打印思想规划的轴承座(见图2),首要零件的数量从5个削减到1个,质量减轻30%,无螺栓衔接,拼装或修理时刻都显着削减了。螺栓衔接一般会在安装过程中引起紧固问题,或形成异物损害。

  用增材制作思想规划(DFAM)的包含榜首级导向器的涡轮全体机匣(见图3),首要部件从3个削减到1个,质量减轻10%,无螺钉和螺栓,削减了安装时刻和供货商数量。

  可见,3d打印能为改进规划、时刻、本钱和供应链办理供给许多可能性,但这一些要素有必要依据项目战略平衡,并考虑客户的志愿。