Аддитивное производство титана

Аддитивное производство (АП), также известное как 3D-печать, производит революцию в производстве во всех отраслях. В этом руководстве подробно рассматриваются технологии AM для титановых деталей, включая процессы, материалы, области применения, постобработку, контроль качества и многое другое.

Обзор аддитивное производство титана

Титан — прочный и легкий металл, идеально подходящий для высокопроизводительных применений, таких как аэрокосмическая и медицинская промышленность. Аддитивное производство открывает новые возможности дизайна и возможности индивидуальной настройки благодаря титану.

С падением затрат и улучшением качества внедрение титанового AM ускоряется.

Титановые материалы для AM

Для аддитивного производства используются различные титановые сплавы:

Характеристики порошка, такие как гранулометрический состав, морфология и чистота, оптимизированы для обработки АМ.

Технологические методы аддитивного производства титана

Популярные технологии титанового АМ:

Каждый процесс имеет определенные преимущества в зависимости от применения детали и требований.

Металлический порошковый слой Fusion

Слой порошка избирательно плавится источником тепла послойно:

L-PBF обеспечивает более тонкие функции, а EBM обеспечивает более высокую производительность. Оба производят детали почти полной плотности.

Направленное энергетическое осаждение

Сфокусированная тепловая энергия используется для плавления металлического порошка/проволоки и нанесения материала слой за слоем:

DED часто используется для ремонта или добавления функций к существующим компонентам.

Процесс струйной обработки связующего

Жидкое связующее избирательно соединяет слои металлического порошка:

• Распределение порошка – новый слой порошка распределяется по рабочей платформе.
• Струйная подача связующего – печатающая головка наносит связующее в нужном порядке.
• Связывание – связующие вещества связывают частицы порошка вместе.
• Для достижения полной плотности используются дополнительные этапы сушки, отверждения и пропитки.

Струйная обработка связующего позволяет получить пористые «сырые» детали, которые требуют спекания и пропитки для уплотнения. Обеспечивает высокоскоростную печать.

Параметры АМ для титана

Ключевые параметры процесса АМ для титана:

Оптимизация этих параметров позволяет сбалансировать скорость сборки, качество детали и свойства материала.

Постобработка аддитивное производство титана Части

Общие этапы постобработки:

Постобработка адаптирует детали в соответствии с конечными требованиями применения.

Применение аддитивного производства титана

Ключевые области применения титановых деталей AM:

AM позволяет разрабатывать инновационные титановые компоненты для требовательных отраслей.

Контроль качества при аддитивном производстве деталей из титана

Критические проверки качества титановых деталей AM:

• Точность размеров – Измеряйте проект с помощью КИМ и 3D-сканеров.
• Шероховатость поверхности – Количественно оценить текстуру поверхности с помощью профилометров.
• Пористость – Рентгеновская томография для проверки внутренних пустот.
• Химический состав – Подтвердите марку сплава с помощью спектрометрических методов.
• Механические свойства – Провести испытания на растяжение, усталость, трещиностойкость.
• Неразрушающий контроль — Рентгенография, УЗИ, пенетрантный контроль.
• Микроструктура – Металлография и микроскопия для проверки дефектов.

Всесторонние испытания подтверждают качество деталей и их функциональные характеристики.

Мировые поставщики аддитивное производство титана

Ведущие поставщики титановых услуг и систем АМ:

Эти компании предлагают широкий спектр титанового AM-оборудования, материалов и услуг по производству деталей.

Анализ затрат

Стоимость титановых деталей AM зависит от:

• Размер детали – Более крупные детали требуют больше материала и времени на сборку.
• Объем производства – Большие объемы распределяют затраты на большее количество деталей.
• Материал – Титановые сплавы имеют более высокую стоимость материала, чем стали.
• Постобработка – Дополнительные этапы обработки увеличивают затраты.
• Купить против аутсорсинга – Затраты на приобретение системы AM по сравнению с затратами на контрактное производство.

Титан AM экономически выгоден для изготовления сложных деталей небольшого объема. Он конкурирует с субтрактивными методами, такими как обработка на станках с ЧПУ.

Проблемы аддитивного производства титана

Некоторые текущие проблемы с титановым АМ включают:

• Высокие остаточные напряжения могут вызвать деформации и дефекты деталей.
• Достижение стабильных механических свойств, сравнимых с деформируемыми материалами.
• Анизотропное поведение материала в зависимости от ориентации сборки.
• Ограниченные размеры по сравнению с другими методами производства.
• Несогласованность процессов между машинами AM и проблемы повторяемости.
• Высокие первоначальные системные затраты и цены на материалы.
• Нехватка квалифицированных операторов и профильных специалистов.

Однако продолжающиеся достижения помогают преодолеть многие из этих ограничений.

Перспективы развития аддитивного производства титана

Перспективы развития титанового АМ позитивны:

• Расширение ассортимента сплавов и материалов, специально разработанных для AM.
• Большие объемы сборки позволяют изготавливать более крупные детали и повышать производительность.
• Улучшенное качество, качество поверхности, свойства материала приближены к деформируемым материалам.
• Разработки в области инспекции на месте, мониторинга и контроля технологических процессов.
• Гибридное производство, сочетающее AM с обработкой на станках с ЧПУ и другими методами.
• Рост в аэрокосмическом, медицинском, автомобильном и промышленном секторах газовых турбин.
• Более широкое внедрение по мере снижения затрат на систему AM и увеличения опыта.

Titanium AM обладает огромным потенциалом для преобразования цепочек поставок во многих отраслях, поскольку технология продолжает развиваться.

Выбор сервисного бюро Titanium AM

Вот советы по выбору поставщика услуг Titan AM:

• Ознакомьтесь с их конкретным опытом и примерами использования титановых деталей.
• Ищите полные комплексные возможности, включая постобработку.
• Оцените их системы качества и сертификаты, такие как ISO и AS9100.
• Оцените их инженерную поддержку и дизайн на предмет знаний AM.
• Учитывайте местоположение и логистику для быстрого выполнения заказа.
• Изучите возможности и возможности их AM-оборудования.
• Сравните модели ценообразования (за деталь, скидки за объем и т. д.).
• Проверьте сроки выполнения заказов и своевременную доставку.
• Просмотрите отзывы клиентов и уровень удовлетворенности.

Выбор правильного партнера гарантирует поставку высококачественных деталей в срок и в рамках бюджета.

Плюсы и минусы титана AM

Преимущества и ограничения титанового АМ:

Плюсы

• Свобода дизайна позволяет создавать сложные геометрии.
• Облегчение за счет решеток и оптимизации топологии.
• Ускоренное прототипирование и ограниченный тираж производства.
• Объединение сборок в отдельные детали.
• Медицинские устройства, изготовленные по индивидуальному заказу с учетом анатомии.
• Сокращение отходов материала по сравнению с механической обработкой.

Cons

• Относительно высокие производственные затраты по сравнению с другими процессами.
• Ограничения на максимальный размер детали.
• Постобработка часто требуется для улучшения качества отделки.
• Анизотропные свойства материала.
• Стандарты и кодексы все еще находятся в разработке.
• Для проектирования и обработки необходимы специальные знания.

Для небольших и средних объемов сложных титановых деталей АМ — это технология, меняющая правила игры, несмотря на некоторые постоянные ограничения по мере развития технологии.

Вопросы и ответы

Заключение

Аддитивное производство титана позволяет создавать революционные конструкции и легкие компоненты в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других дорогостоящих отраслях. Поскольку технология продолжает развиваться, можно ожидать более широкого внедрения титановых AM в большем количестве отраслей, что приведет к трансформации цепочек поставок и созданию продуктов следующего поколения.

узнать больше о процессах 3D-печати