Wytwarzanie przyrostowe tytanu
Spis treści
Produkcja addytywna (AM), znana również jako druk 3D, rewolucjonizuje produkcję w różnych branżach. Niniejszy przewodnik zawiera dogłębne spojrzenie na technologie AM dla części tytanowych, w tym procesy, materiały, zastosowania, obróbkę końcową, kontrolę jakości i inne.
Przegląd tytanowa produkcja addytywna
Tytan jest mocnym, lekkim metalem, idealnym do wysokowydajnych zastosowań, takich jak lotnictwo i medycyna. Produkcja addytywna odblokowuje nowe możliwości projektowania i dostosowywania tytanu.
Korzyści | Szczegóły |
---|---|
Złożone geometrie | Skomplikowane kształty nieosiągalne przy obróbce skrawaniem |
Lekkość | Struktury kratowe i optymalizacja topologii |
Konsolidacja części | Redukcja części montażowych |
Personalizacja | Urządzenia medyczne przeznaczone dla pacjentów |
Krótszy czas realizacji | Szybka produkcja bezpośrednio z projektu |
Wraz ze spadkiem kosztów i poprawą jakości, wdrażanie tytanu AM nabiera tempa.
Materiały tytanowe dla AM
Różne stopy tytanu są wykorzystywane do produkcji addytywnej:
Stop | Charakterystyka |
---|---|
Ti-6Al-4V (klasa 5) | Najczęściej spotykane. Równowaga między wytrzymałością, plastycznością i odpornością na korozję. |
Ti-6Al-4V ELI | Bardzo niska międzywęzłowość. Poprawiona ciągliwość i odporność na pękanie. |
Ti-5553 | Wysoka wytrzymałość dla komponentów lotniczych. |
Ti-1023 | Dobra formowalność na zimno dla elementów złącznych. |
Ti-13V-11Cr-3Al | Odporny na korozję stop do zastosowań medycznych. |
Właściwości proszku, takie jak rozkład wielkości cząstek, morfologia i czystość, są optymalizowane pod kątem przetwarzania AM.
![Wytwarzanie przyrostowe tytanu 1 tytanowa produkcja addytywna](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/FeCoNiCrMo-Powder.jpg)
Metody wytwarzania przyrostowego tytanu
Popularne techniki AM tytanu:
Metoda | Opis |
---|---|
Powder Bed Fusion | Laser lub wiązka elektronów topi warstwy proszku |
Ukierunkowane osadzanie energii | Skupione źródło ciepła topi metalowy proszek lub drut |
Binder Jetting | Płynny środek wiążący selektywnie łączy cząstki proszku |
Każdy proces ma określone zalety w zależności od zastosowania części i wymagań.
Metalowe łóżko proszkowe Fusion
Złoże proszku jest selektywnie topione przez źródło ciepła warstwa po warstwie:
Typ | Szczegóły |
---|---|
Laserowa fuzja proszkowa (L-PBF) | Wykorzystuje laser do topienia. Wyższa rozdzielczość. |
Topienie wiązką elektronów (EBM) | Źródło ciepła w postaci wiązki elektronów. Szybsze tempo budowy. |
L-PBF umożliwia uzyskanie drobniejszych elementów, podczas gdy EBM zapewnia wyższą produktywność. Obydwie metody pozwalają uzyskać części o gęstości zbliżonej do pełnej.
Ukierunkowane osadzanie energii
Skoncentrowana energia cieplna jest wykorzystywana do topienia metalowego proszku/drutu w celu osadzania materiału warstwa po warstwie:
Metoda | Źródło ciepła |
---|---|
Laserowe osadzanie metali | Wiązka laserowa |
Wytwarzanie przyrostowe wiązką elektronów | Wiązka elektronów |
Laserowe kształtowanie siatki | Wiązka laserowa |
DED jest często używany do naprawy lub dodawania funkcji do istniejących komponentów.
Proces rozpylania spoiwa
Płynny środek wiążący selektywnie łączy warstwy proszku metalowego:
- Rozprowadzanie proszku - Nowa warstwa proszku rozprowadzona na platformie roboczej.
- Rozpylanie spoiwa - głowica drukująca układa spoiwo w pożądany wzór
- Wiązanie - spoiwa łączą ze sobą cząsteczki proszku.
- W celu osiągnięcia pełnej gęstości stosuje się dodatkowe etapy suszenia, utwardzania i infiltracji.
Binder jetting wytwarza porowate "zielone" części, które wymagają spiekania i infiltracji w celu zagęszczenia. Umożliwia drukowanie z dużą prędkością.
Parametry AM dla tytanu
Kluczowe parametry procesu AM dla tytanu:
Parametr | Typowy zakres |
---|---|
Grubość warstwy | 20-100 μm |
Moc lasera (L-PBF) | 150-500 W |
Prędkość skanowania | 600-1200 mm/s |
Rozmiar wiązki | 50-100 μm |
Rozstaw włazów | 60-200 μm |
Optymalizacja tych parametrów zapewnia równowagę między szybkością produkcji, jakością części i właściwościami materiału.
Przetwarzanie końcowe tytanowa produkcja addytywna Części
Typowe etapy przetwarzania końcowego:
Metoda | Cel |
---|---|
Usunięcie wsparcia | Usunięcie konstrukcji wsporczych |
Obróbka powierzchni | Poprawa wykończenia powierzchni |
Wiercenie i gwintowanie | Dodaj otwory na śruby i gwinty |
Prasowanie izostatyczne na gorąco | Eliminacja wewnętrznych pustek i porowatości |
Obróbka powierzchni | Zwiększona odporność na zużycie/korozję |
Obróbka końcowa dostosowuje części do wymagań aplikacji końcowej.
Zastosowania produkcji dodatków tytanowych
Kluczowe obszary zastosowań tytanowych części AM:
Przemysł | Zastosowania |
---|---|
Lotnictwo i kosmonautyka | Wsporniki strukturalne, części silnika, komponenty UAV |
Medyczny | Implanty ortopedyczne, narzędzia chirurgiczne |
Motoryzacja | Lekkie części samochodowe, niestandardowe prototypy |
Chemiczny | Odporne na korozję części do obsługi płynów |
Ropa i gaz | Zawory, pompy do środowisk korozyjnych |
AM umożliwia innowacyjne projektowanie komponentów tytanowych w wymagających branżach.
Kontrola jakości tytanowych części do produkcji addytywnej
Krytyczne kontrole jakości tytanowych części AM:
- Dokładność wymiarowa - Pomiary w stosunku do projektu przy użyciu maszyn CMM i skanerów 3D.
- Chropowatość powierzchni - Ilościowe określenie tekstury powierzchni za pomocą profilometrów.
- Porowatość - Tomografia rentgenowska w celu sprawdzenia wewnętrznych pustek.
- Skład chemiczny - Potwierdź klasę stopu za pomocą technik spektrometrycznych.
- Właściwości mechaniczne - Przeprowadzanie testów rozciągania, zmęczenia i odporności na pękanie.
- Badania nieniszczące - Badanie rentgenowskie, ultradźwiękowe, penetracyjne.
- Mikrostruktura - Metalografia i mikroskopia w celu sprawdzenia wad.
Kompleksowe testy sprawdzają jakość części pod kątem wydajności funkcjonalnej.
Globalni dostawcy tytanowa produkcja addytywna
Wiodący dostawcy usług i systemów AM z tytanu:
Firma | Lokalizacja |
---|---|
GE Additive | USA |
Velo3D | USA |
3D Systems | USA |
Trumpf | Niemcy |
EOS | Niemcy |
Firmy te oferują szereg tytanowych urządzeń AM, materiałów i usług produkcji części.
Analiza kosztów
Koszty części z tytanu AM zależą od
- Rozmiar części - Większe części wymagają więcej materiału i czasu budowy.
- Wielkość produkcji - Wysokie wolumeny rozkładają koszty na większą liczbę części.
- Materiał - Stopy tytanu mają wyższe koszty materiałowe niż stale.
- Przetwarzanie końcowe - Dodatkowe etapy przetwarzania zwiększają koszty.
- Zakup vs outsourcing - Koszty nabycia systemu AM a koszty produkcji kontraktowej.
Technologia Titanium AM jest ekonomicznie opłacalna w przypadku złożonych części o małej objętości. Konkuruje z metodami subtraktywnymi, takimi jak obróbka CNC.
![Wytwarzanie przyrostowe tytanu 2 tytanowa produkcja addytywna](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Pure-Titanium-Powder.jpg)
Wyzwania związane z produkcją dodatków tytanowych
Niektóre bieżące wyzwania związane z tytanem AM obejmują:
- Wysokie naprężenia szczątkowe mogą powodować zniekształcenia i wady części.
- Osiągnięcie stałych właściwości mechanicznych porównywalnych z materiałami kutymi.
- Anizotropowe zachowanie materiału w zależności od orientacji konstrukcji.
- Ograniczony rozmiar w porównaniu do innych metod produkcji.
- Niespójności procesu między maszynami AM i kwestie powtarzalności.
- Wysokie koszty początkowe systemu i ceny materiałów.
- Brak wykwalifikowanych operatorów i ekspertów merytorycznych.
Jednak postęp w tej dziedzinie pomaga przezwyciężyć wiele z tych ograniczeń.
Perspektywy na przyszłość dla produkcji dodatków tytanowych
Perspektywy na przyszłość dla tytanu AM są pozytywne:
- Rozszerzający się zakres stopów i opcji materiałowych opracowanych specjalnie dla AM.
- Większa objętość robocza umożliwiająca produkcję większych części i wyższą produktywność.
- Lepsza jakość, wykończenie powierzchni, właściwości materiału zbliżone do materiałów kutych.
- Rozwój w zakresie inspekcji in-situ, monitorowania i kontroli procesów.
- Produkcja hybrydowa łącząca AM z obróbką CNC i innymi metodami.
- Wzrost w sektorach lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i przemysłowych turbin gazowych.
- Szersze zastosowanie wraz ze spadkiem kosztów systemu AM i wzrostem wiedzy specjalistycznej.
Technologia Titanium AM ma ogromny potencjał, aby przekształcić łańcuchy dostaw w wielu branżach, ponieważ technologia ta wciąż dojrzewa.
Wybór biura serwisowego Titanium AM
Oto wskazówki dotyczące wyboru dostawcy usług tytanu AM:
- Zapoznaj się z ich konkretnymi doświadczeniami i przykładami dotyczącymi części tytanowych.
- Poszukiwane są kompleksowe funkcje, w tym przetwarzanie końcowe.
- Oceń ich systemy jakości i certyfikaty, takie jak ISO i AS9100.
- Oceń ich wsparcie inżynieryjne i wiedzę w zakresie projektowania AM.
- Rozważ lokalizację i logistykę w celu szybkiej realizacji.
- Zapoznanie się z możliwościami i wydajnością sprzętu AM.
- Porównanie modeli cenowych (za część, rabaty ilościowe itp.).
- Sprawdź czas realizacji i terminowość dostaw.
- Przejrzyj opinie klientów i poziom ich zadowolenia.
Wybór odpowiedniego partnera zapewnia wysoką jakość części dostarczanych na czas i zgodnie z budżetem.
Plusy i minusy Titanium AM
Zalety i ograniczenia tytanowego AM:
Plusy
- Swoboda projektowania umożliwia tworzenie złożonych geometrii.
- Lekkość dzięki siatkom i optymalizacji topologii.
- Szybsze prototypowanie i ograniczone serie produkcyjne.
- Konsolidacja zespołów w pojedyncze części.
- Spersonalizowane urządzenia medyczne dostosowane do anatomii.
- Mniejsze straty materiału w porównaniu z obróbką skrawaniem.
Wady
- Stosunkowo wysokie koszty produkcji w porównaniu z innymi procesami.
- Ograniczenia maksymalnego rozmiaru części.
- Często wymagana jest obróbka końcowa w celu poprawy wykończenia.
- Anizotropowe właściwości materiału.
- Normy i kodeksy wciąż w opracowaniu.
- Specjalistyczna wiedza wymagana do projektowania i przetwarzania.
W przypadku małych i średnich ilości złożonych części tytanowych, AM jest technologią zmieniającą zasady gry, pomimo pewnych utrzymujących się ograniczeń w miarę dojrzewania technologii.
![Wytwarzanie przyrostowe tytanu 3 tytanowa produkcja addytywna](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/PREP-Refractory-Titanium-Alloy-Powder.jpg)
Najczęściej zadawane pytania
Pytania | Odpowiedzi |
---|---|
Który proces AM najlepiej nadaje się do tytanu? | Fuzja w złożu proszkowym, taka jak DMLS i EBM, pozwala na pełne stopienie w celu uzyskania właściwości zbliżonych do kutych. |
Czy tytan AM wymaga jakichkolwiek konstrukcji wsporczych? | Tak, większość tytanowych procesów AM wymaga usuwalnych konstrukcji wsporczych. |
Jaka obróbka końcowa jest zazwyczaj wymagana w przypadku tytanowych części AM? | Większość części wymaga usunięcia podpór, obróbki skrawaniem i często prasowania izostatycznego na gorąco. |
Jakie branże najczęściej wykorzystują tytan AM? | Przemysł lotniczy, medyczny, motoryzacyjny oraz naftowy i gazowy są wiodącymi odbiorcami tytanu AM. |
Jakich właściwości materiału można oczekiwać w przypadku tytanu AM? | Przy optymalnych parametrach, właściwości zbliżają się do 90-100% materiałów kutych. |
Wnioski
Produkcja dodatków do tytanu umożliwia tworzenie przełomowych projektów i lekkich komponentów w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i innych sektorach o wysokiej wartości. W miarę dojrzewania technologii można oczekiwać szerszego zastosowania tytanu AM w większej liczbie branż, aby przekształcić łańcuchy dostaw i umożliwić tworzenie produktów nowej generacji.
Udostępnij
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-mail
MET3DP Technology Co., LTD jest wiodącym dostawcą rozwiązań w zakresie produkcji addytywnej z siedzibą w Qingdao w Chinach. Nasza firma specjalizuje się w sprzęcie do druku 3D i wysokowydajnych proszkach metali do zastosowań przemysłowych.
Zapytaj o najlepszą cenę i spersonalizowane rozwiązanie dla Twojej firmy!
Powiązane artykuły
Informacje o Met3DP
Odtwórz wideo
Ostatnia aktualizacja
Nasz produkt
KONTAKT
Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem.
![metalowe logo 3dp małe](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Proszki metali do druku 3D i produkcji addytywnej
PRODUKT
cONTACT INFO
- Miasto Qingdao, Shandong, Chiny
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731