Aditivní výroba titanu
Obsah
Aditivní výroba (AM), známá také jako 3D tisk, přináší revoluci do výroby napříč průmyslovými odvětvími. Tento průvodce poskytuje podrobný pohled na technologie AM pro titanové díly, včetně procesů, materiálů, aplikací, následného zpracování, kontroly kvality a dalších.
Přehled o aditivní výroba titanu
Titan je pevný a lehký kov ideální pro vysoce výkonné aplikace, jako je letectví a lékařství. Aditivní výroba otevírá u titanu novou konstrukční svobodu a možnosti přizpůsobení.
Výhody | Podrobnosti |
---|---|
Složité geometrie | Složité tvary, které nelze opracovat obráběním |
Odlehčení | Mřížové struktury a optimalizace topologie |
Konsolidace části | Snížení počtu montážních dílů |
Přizpůsobení | Specifické zdravotnické prostředky pro pacienty |
Kratší dodací lhůty | Rychlá výroba přímo z návrhu |
S klesajícími náklady a zlepšující se kvalitou se zavádění titanové AM zrychluje.
Titanové materiály pro AM
Pro aditivní výrobu se používají různé titanové slitiny:
Slitina | Charakteristika |
---|---|
Ti-6Al-4V (třída 5) | Nejčastější. Vyváženost pevnosti, tažnosti a odolnosti proti korozi. |
Ti-6Al-4V ELI | Extra nízký intersticiál. Lepší tažnost a lomová houževnatost. |
Ti-5553 | Vysoká pevnost pro letecké komponenty. |
Ti-1023 | Dobrá tvářitelnost za studena pro spojovací prvky. |
Ti-13V-11Cr-3Al | Slitina odolná proti korozi pro lékařské použití. |
Vlastnosti prášku, jako je distribuce velikosti částic, morfologie a čistota, jsou optimalizovány pro zpracování AM.
![Aditivní výroba titanu 1 aditivní výroba titanu](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/FeCoNiCrMo-Powder.jpg)
Procesní metody aditivní výroby titanu
Oblíbené techniky titanové AM:
Metoda | Popis |
---|---|
Powder Bed Fusion | Laser nebo elektronový paprsek taví vrstvy prášku |
Řízená depozice energie | Fokusovaný zdroj tepla taví kovový prášek nebo drát. |
Tryskání pojiva | Kapalné pojivo selektivně spojuje částice prášku |
Každý proces má specifické výhody v závislosti na aplikaci a požadavcích na díl.
Kovové práškové lůžko Fusion
Lože prášku je selektivně taveno zdrojem tepla vrstvu po vrstvě:
Typ | Podrobnosti |
---|---|
Laserová fúze v práškovém loži (L-PBF) | K tavení se používá laser. Vyšší rozlišení. |
Tavení elektronovým paprskem (EBM) | Zdroj tepla z elektronového paprsku. Rychlejší rychlost výroby. |
L-PBF umožňuje jemnější rysy, zatímco EBM umožňuje vyšší produktivitu. Obě technologie umožňují vyrábět díly s téměř plnou hustotou.
Řízená depozice energie
K roztavení kovového prášku/drátu se používá soustředěná tepelná energie a materiál se nanáší vrstvu po vrstvě:
Metoda | Zdroj tepla |
---|---|
Laserové nanášení kovů | Laserový paprsek |
Aditivní výroba elektronovým paprskem | Elektronový paprsek |
Tvarování sítě pomocí laseru | Laserový paprsek |
DED se často používá k opravám nebo přidávání funkcí na stávající komponenty.
Proces tryskání pojiva
Kapalný spojovací prostředek selektivně spojuje vrstvy kovového prášku:
- Nanášení prášku - nová vrstva prášku rozprostřená na stavební plošinu
- Tryskání pojiva - tisková hlava nanáší pojivo v požadovaném vzoru.
- Lepení - pojiva spojují částice prášku dohromady.
- K dosažení plné hustoty se používají další kroky sušení, vytvrzování a infiltrace.
Tryskáním pojiva vznikají porézní "zelené" díly, které ke zhutnění vyžadují spékání a infiltraci. Nabízí vysokorychlostní tisk.
Parametry AM pro titan
Klíčové parametry procesu AM pro titan:
Parametr | Typický rozsah |
---|---|
Tloušťka vrstvy | 20-100 μm |
Výkon laseru (L-PBF) | 150-500 W |
Rychlost skenování | 600-1200 mm/s |
Velikost paprsku | 50-100 μm |
Rozteč poklopů | 60-200 μm |
Optimalizace těchto parametrů vyvažuje rychlost výroby, kvalitu dílů a vlastnosti materiálů.
Následné zpracování aditivní výroba titanu Díly
Běžné kroky následného zpracování:
Metoda | Účel |
---|---|
Odstranění podpory | Odstranění podpůrných konstrukcí |
Povrchové obrábění | Zlepšení povrchové úpravy |
Vrtání a závitování | Přidání otvorů pro šrouby a závitů |
Izostatické lisování za tepla | Eliminace vnitřních dutin a pórovitosti |
Povrchové úpravy | Zlepšení odolnosti proti opotřebení/korozi |
Následné zpracování upravuje díly tak, aby splňovaly konečné požadavky na použití.
Aplikace aditivní výroby titanu
Klíčové oblasti použití titanových dílů AM:
Průmysl | Používá |
---|---|
Aerospace | Konstrukční držáky, součásti motorů, součásti UAV |
Lékařský | Ortopedické implantáty, chirurgické nástroje |
Automobilový průmysl | Lehké autodíly, prototypy na zakázku |
Chemické | Korozivzdorné díly pro manipulaci s kapalinami |
Ropa a plyn | Ventily, čerpadla pro korozivní prostředí |
AM umožňuje inovativní konstrukce titanových součástí v náročných průmyslových odvětvích.
Kontrola kvality titanových aditivních dílů
Kritické kontroly kvality titanových dílů AM:
- Rozměrová přesnost - Měření podle návrhu pomocí souřadnicových měřicích strojů a 3D skenerů.
- Drsnost povrchu - Kvantifikace textury povrchu pomocí profilometrů.
- Pórovitost - Rentgenová tomografie ke kontrole vnitřních dutin.
- Chemické složení - Ověřte jakost slitiny pomocí spektrometrických technik.
- Mechanické vlastnosti - Provádění zkoušek v tahu, únavy a lomové houževnatosti.
- Nedestruktivní testování - Rentgen, ultrazvuk, penetrační testy.
- Mikrostruktura - Metalografie a mikroskopie pro kontrolu vad.
Komplexní testování ověřuje kvalitu dílů z hlediska funkčnosti.
Globální dodavatelé aditivní výroba titanu
Přední dodavatelé služeb a systémů titanové AM:
Společnost | Umístění |
---|---|
Přísady GE | USA |
Velo3D | USA |
3D Systems | USA |
Trumpf | Německo |
EOS | Německo |
Tyto společnosti nabízejí řadu zařízení, materiálů a služeb pro výrobu dílů z titanu.
Analýza nákladů
Náklady na titanové díly AM závisí na:
- Velikost dílu - Větší díly vyžadují více materiálu a času na výrobu.
- Objem výroby - Vysoké objemy rozkládají náklady na více dílů.
- Materiál - Slitiny titanu mají vyšší materiálové náklady než oceli.
- Následné zpracování - Další kroky zpracování zvyšují náklady.
- Nákup vs. outsourcing - Náklady na pořízení systému AM vs. náklady na smluvní výrobu.
Titan AM je ekonomicky výhodný pro nízké objemy složitých dílů. Konkuruje subtraktivním metodám, jako je CNC obrábění.
![Aditivní výroba titanu 2 aditivní výroba titanu](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Pure-Titanium-Powder.jpg)
Výzvy aditivní výroby titanu
Mezi přetrvávající problémy s titanovým AM patří:
- Vysoká zbytková napětí mohou způsobit deformace a vady dílů.
- Dosažení konzistentních mechanických vlastností srovnatelných s kovanými materiály.
- Anizotropní chování materiálu v závislosti na orientaci konstrukce.
- Omezená velikost v porovnání s jinými výrobními metodami.
- Nekonzistence procesu mezi stroji AM a problémy s opakovatelností.
- Vysoké počáteční náklady na systém a ceny materiálů.
- Nedostatek kvalifikovaných operátorů a odborníků na danou problematiku.
Současný pokrok však pomáhá mnohá z těchto omezení překonat.
Budoucí výhled pro aditivní výrobu titanu
Výhled do budoucna je pro titan AM pozitivní:
- Rozšiřuje se nabídka slitin a materiálů speciálně vyvinutých pro AM.
- Větší objemy výroby umožňující výrobu větších dílů a vyšší produktivitu.
- Lepší kvalita, povrchová úprava, vlastnosti materiálu blížící se kovaným materiálům.
- Vývoj v oblasti kontroly in-situ, monitorování a řízení procesů.
- Hybridní výroba kombinující AM s CNC obráběním a dalšími metodami.
- Růst v odvětvích letectví, zdravotnictví, automobilového průmyslu a průmyslových plynových turbín.
- Širší přijetí, protože se snižují náklady na systém AM a zvyšují se odborné znalosti.
Titanium AM má obrovský potenciál transformovat dodavatelské řetězce v různých průmyslových odvětvích, protože tato technologie stále dozrává.
Výběr servisní kanceláře Titanium AM
Zde jsou tipy pro výběr poskytovatele služeb titanu AM:
- Projděte si jejich konkrétní zkušenosti a příklady s titanovými díly.
- Hledejte kompletní komplexní funkce včetně následného zpracování.
- Zhodnoťte jejich systémy kvality a certifikace, jako jsou ISO a AS9100.
- Zhodnoťte jejich technickou podporu a znalosti v oblasti designu pro AM.
- Zvažte umístění a logistiku pro rychlou realizaci.
- Zjistěte, jaké jsou možnosti a kapacita jejich AM zařízení.
- Porovnání cenových modelů (za díl, množstevní slevy atd.).
- Zkontrolujte dodací lhůty a včasné dodání.
- Prověřte reference zákazníků a úroveň jejich spokojenosti.
Výběr správného partnera zaručuje vysokou kvalitu dílů dodaných včas a v rámci rozpočtu.
Výhody a nevýhody titanu AM
Výhody a omezení titanové AM:
Klady
- Volnost návrhu umožňuje složité geometrie.
- Odlehčení pomocí mřížek a optimalizace topologie.
- Rychlejší výroba prototypů a omezené výrobní série.
- Konsolidace sestav do jednotlivých dílů.
- Zdravotnické prostředky na míru anatomii.
- Menší odpad materiálu ve srovnání s obráběním.
Nevýhody
- Relativně vysoké výrobní náklady ve srovnání s jinými procesy.
- Omezení maximální velikosti dílu.
- Pro zlepšení povrchové úpravy je často nutné následné zpracování.
- Anizotropní vlastnosti materiálu.
- Normy a předpisy se stále vyvíjejí.
- Specializované odborné znalosti potřebné pro návrh a zpracování.
Pro malé až střední objemy složitých titanových dílů představuje AM technologii, která mění pravidla hry, navzdory některým přetrvávajícím omezením, která tato technologie s sebou přináší.
![Aditivní výroba titanu 3 aditivní výroba titanu](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/PREP-Refractory-Titanium-Alloy-Powder.jpg)
Nejčastější dotazy
Otázky | Odpovědi |
---|---|
Který proces AM je nejvhodnější pro titan? | Tavení v práškovém loži, jako je DMLS a EBM, umožňuje úplné roztavení, čímž se dosáhne vlastností blízkých kování. |
Vyžaduje titan AM nějaké podpůrné konstrukce? | Ano, většina titanových AM procesů vyžaduje odnímatelné podpůrné konstrukce. |
Jaké následné zpracování je obvykle nutné pro titanové díly AM? | Většina dílů vyžaduje odstranění podpěr, obrábění a často i izostatické lisování za tepla. |
V jakých průmyslových odvětvích se titan AM používá nejčastěji? | Letectví, lékařství, automobilový průmysl a ropný a plynárenský průmysl patří mezi hlavní uživatele titanového AM. |
Jaké vlastnosti materiálu lze očekávat u titanu AM? | Při optimálních parametrech se vlastnosti blíží 90-100% tvářených materiálů. |
Závěr
Aditivní výroba titanu umožňuje průlomové konstrukce a lehké komponenty v leteckém, lékařském, automobilovém a dalších vysoce hodnotných odvětvích. Vzhledem k tomu, že tato technologie se stále zdokonaluje, lze očekávat širší rozšíření titanové AM v dalších průmyslových odvětvích s cílem transformovat dodavatelské řetězce a umožnit výrobu produktů nové generace.
Sdílet na
Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem
MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.
Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!
Související články
O Met3DP
Přehrát video
Nedávná aktualizace
Náš produkt
KONTAKTUJTE NÁS
Nějaké otázky? Pošlete nám zprávu hned teď! Po obdržení vaší zprávy obsloužíme vaši žádost s celým týmem.
![malé kovové 3dp logo](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Kovové prášky pro 3D tisk a aditivní výrobu
SPOLEČNOST
PRODUKT
kontaktní informace
- Město Qingdao, Shandong, Čína
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731