Aditivní výroba titanu

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.

S klesajícími náklady a zlepšující se kvalitou se zavádění titanové AM zrychluje.

Titanové materiály pro AM

Pro aditivní výrobu se používají různé titanové slitiny:

Vlastnosti prášku, jako je distribuce velikosti částic, morfologie a čistota, jsou optimalizovány pro zpracování AM.

Procesní metody aditivní výroby titanu

Oblíbené techniky titanové AM:

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:

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:

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:

Optimalizace těchto parametrů vyvažuje rychlost výroby, kvalitu dílů a vlastnosti materiálů.

Následné zpracování aditivní výroba titanu Díly

Běžné kroky následného zpracování:

Následné zpracování upravuje díly tak, aby splňovaly konečné požadavky na použití.

Aplikace aditivní výroby titanu

Klíčové oblasti použití titanových dílů AM:

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:

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.

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.

Nejčastější dotazy

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.

znát více procesů 3D tisku