მომავალი ფხვნილში

შვედური კომპანია VBN Components აწარმოებს ფოლადის პროდუქტებს დანამატის ტექნოლოგიების გამოყენებით ფხვნილის გამოყენებით დანამატებით, ძირითადად ისეთი ხელსაწყოებით, როგორიცაა საბურღი და საღეჭი საჭრელი. 3D ბეჭდვის ტექნოლოგია გამორიცხავს გაყალბებისა და დამუშავების საჭიროებას, ამცირებს ნედლეულის მოხმარებას და საბოლოო მომხმარებლებს უზრუნველყოფს მაღალი ხარისხის მასალების უფრო ფართო არჩევანს.

VBN კომპონენტების შეთავაზება მოიცავს მაგ. ვიბენიტი 290რომელიც, შვედური კომპანიის მონაცემებით, არის მსოფლიოში ყველაზე მყარი ფოლადი (72 HRC). Vibenite 290-ის შექმნის პროცესი არის მასალების სიხისტის თანდათან გაზრდა. მას შემდეგ, რაც სასურველი ნაწილები დაიბეჭდება ამ ნედლეულისგან, სხვა დამუშავება არ არის საჭირო დაფქვის ან EDM-ის გარდა. არ არის საჭირო ჭრა, დაფქვა ან ბურღვა. ამრიგად, კომპანია ქმნის ნაწილებს 200 x 200 x 380 მმ-მდე ზომებით, რომელთა გეომეტრიის წარმოება შეუძლებელია წარმოების სხვა ტექნოლოგიების გამოყენებით.

ფოლადი ყოველთვის არ არის საჭირო. HRL Laboratories-ის კვლევითმა ჯგუფმა შეიმუშავა 3D ბეჭდვის გადაწყვეტა. ალუმინის შენადნობები მაღალი სიმტკიცით. მას ეძახიან ნანოფუნქციური მეთოდი. მარტივად რომ ვთქვათ, ახალი ტექნიკა მოიცავს 3D პრინტერზე სპეციალური ნანოფუნქციური ფხვნილების გამოყენებას, რომლებიც შემდეგ „ადუღდება“ ლაზერული თხელი ფენებით, რაც იწვევს სამგანზომილებიანი ობიექტის ზრდას. დნობისა და გამაგრების დროს, მიღებული სტრუქტურები არ ნადგურდება და ინარჩუნებს სრულ სიმტკიცეს ნანონაწილაკების გამო, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ბირთვული ცენტრები შენადნობისთვის განკუთვნილი მიკროსტრუქტურისთვის.

მაღალი სიმტკიცის შენადნობები, როგორიცაა ალუმინი, ფართოდ გამოიყენება მძიმე ინდუსტრიაში, საავიაციო (მაგ. ფიუზელაჟის) ტექნოლოგიასა და საავტომობილო ნაწილებში. ნანოფუნქციონალიზაციის ახალი ტექნოლოგია მათ ანიჭებს არა მხოლოდ მაღალ სიმტკიცეს, არამედ მრავალფეროვან ფორმებსა და ზომებს.

შეკრება გამოკლების ნაცვლად

ლითონის დამუშავების ტრადიციულ მეთოდებში ნარჩენი მასალის ამოღება ხდება დამუშავებით. დანამატის პროცესი საპირისპიროდ მუშაობს - იგი შედგება მცირე რაოდენობის მასალის თანმიმდევრული ფენების გამოყენებისა და დამატებისგან, ციფრული მოდელის საფუძველზე თითქმის ნებისმიერი ფორმის XNUMXD ნაწილების შექმნაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს ტექნიკა უკვე ფართოდ გამოიყენება როგორც პროტოტიპის, ასევე მოდელის ჩამოსხმისთვის, მისი გამოყენება უშუალოდ ბაზრისთვის განკუთვნილი საქონლის ან მოწყობილობების წარმოებაში რთული იყო დაბალი ეფექტურობისა და მასალის არადამაკმაყოფილებელი თვისებების გამო. თუმცა, ეს ვითარება თანდათან იცვლება მსოფლიოს მრავალი ცენტრის მკვლევარების მუშაობის წყალობით.

მტკივნეული ექსპერიმენტების საშუალებით გაუმჯობესდა XNUMXD ბეჭდვის ორი ძირითადი ტექნოლოგია: ლითონის ლაზერული დეპონირება (LMD) ი შერჩევითი ლაზერული დნობა (ULM). ლაზერული ტექნოლოგია შესაძლებელს ხდის ზუსტი დეტალების შექმნას და ზედაპირის კარგი ხარისხის მიღებას, რაც შეუძლებელია 50D ელექტრონული სხივით ბეჭდვით (EBM). SLM-ში, ლაზერის სხივის წვერი მიმართულია მასალის ფხვნილზე, ლოკალურად შედუღება მას მოცემული ნიმუშის მიხედვით 250-დან 3 მიკრონიმდე სიზუსტით. თავის მხრივ, LMD იყენებს ლაზერს ფხვნილის დასამუშავებლად, რათა შექმნას თვითმმართველი XNUMXD სტრუქტურები.

ეს მეთოდები ძალიან პერსპექტიული აღმოჩნდა თვითმფრინავის ნაწილების შესაქმნელად. და, კერძოდ, ლაზერული ლითონის დეპონირების გამოყენება აფართოებს საჰაერო კოსმოსური კომპონენტების დიზაინის შესაძლებლობებს. ისინი შეიძლება დამზადდეს მასალებისგან რთული შიდა სტრუქტურებითა და გრადიენტებით, რომლებიც წარსულში არ იყო შესაძლებელი. გარდა ამისა, ორივე ლაზერული ტექნოლოგია შესაძლებელს ხდის შექმნას რთული გეომეტრიის პროდუქტები და მიიღოთ პროდუქტების გაფართოებული ფუნქციონირება შენადნობების ფართო სპექტრიდან.

გასული წლის სექტემბერში Airbus-მა გამოაცხადა, რომ მან თავისი წარმოების A350 XWB აღჭურვა დანამატის ბეჭდვით. ტიტანის სამაგრი, მიერ წარმოებული Arconic. ეს არ არის დასასრული, რადგან Arconic-ის კონტრაქტი Airbus-თან ითვალისწინებს 3D ბეჭდვას ტიტან-ნიკელის ფხვნილიდან. სხეულის ნაწილები i მამოძრავებელი სისტემა. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ Arconic არ იყენებს ლაზერულ ტექნოლოგიას, არამედ EBM ელექტრონული რკალის საკუთარ გაუმჯობესებულ ვერსიას.

ლითონის დამუშავების დანამატების ტექნოლოგიების განვითარების ერთ-ერთი ეტაპი, სავარაუდოდ, იქნება პირველი პროტოტიპი, რომელიც წარმოდგენილი იქნება ჰოლანდიური Damen Shipyards Group-ის სათაო ოფისში 2017 წლის შემოდგომაზე. გემის პროპელერი ლითონის შენადნობის სახელობის VAAMpeller. შესაბამისი ტესტების შემდეგ, რომელთა უმეტესობა უკვე ჩატარდა, მოდელს აქვს გემების ბორტზე გამოსაყენებლად დამტკიცების შანსი.

ვინაიდან ლითონის დამუშავების ტექნოლოგიის მომავალი მდგომარეობს უჟანგავი ფოლადის ფხვნილებში ან შენადნობის კომპონენტებში, ღირს ამ ბაზრის ძირითადი მოთამაშეების გაცნობა. 2017 წლის ნოემბერში გამოქვეყნებული "Additive Manufacturing Metal Powder Market Report"-ის მიხედვით, 3D ბეჭდვის ლითონის ფხვნილების ყველაზე მნიშვნელოვანი მწარმოებლები არიან: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs. , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

პროპელერის ბეჭდვა WAAMpeller

თხევადი ფაზა

ლითონის დანამატების ყველაზე ცნობილი ტექნოლოგიები ამჟამად ეყრდნობა ფხვნილების გამოყენებას (ასე იქმნება ზემოაღნიშნული ვიბენიტი) „გაყინული“ და ლაზერული შერწყმა საწყისი მასალისთვის საჭირო მაღალ ტემპერატურაზე. თუმცა, ახალი ცნებები ჩნდება. პეკინში ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის კრიობიომიმედიური საინჟინრო ლაბორატორიის მკვლევარებმა შეიმუშავეს მეთოდი 3D ბეჭდვა "მელნით", რომელიც შედგება ლითონის შენადნობისგან, რომლის დნობის წერტილი ოდნავ აღემატება ოთახის ტემპერატურას. ჟურნალ Science China Technological Sciences-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში, მკვლევარები Liu Jing და Wang Lei აჩვენებენ გალიუმის, ბისმუტის ან ინდიუმზე დაფუძნებული შენადნობების თხევადი ფაზის ბეჭდვის ტექნიკას ნანონაწილაკების დამატებით.

ლითონის პროტოტიპების ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით, თხევადი ფაზის 3D ბეჭდვას აქვს რამდენიმე მნიშვნელოვანი უპირატესობა. პირველ რიგში, შესაძლებელია სამგანზომილებიანი სტრუქტურების დამზადების შედარებით მაღალი მაჩვენებლის მიღწევა. გარდა ამისა, აქ შეგიძლიათ უფრო მოქნილად დაარეგულიროთ გამაგრილებლის ტემპერატურა და ნაკადი. გარდა ამისა, თხევადი გამტარ ლითონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას არამეტალურ მასალებთან (როგორიცაა პლასტმასის) კომბინაციაში, რაც ზრდის რთული კომპონენტების დიზაინის შესაძლებლობებს.

ამერიკის ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა ასევე შეიმუშავეს ლითონის 3D ბეჭდვის ახალი ტექნიკა, რომელიც უფრო იაფი და ნაკლებად რთულია, ვიდრე ადრე იყო ცნობილი. ლითონის ფხვნილის, ლაზერების ან ელექტრონული სხივების ნაცვლად, ის იყენებს ჩვეულებრივი ღუმელი i თხევადი მასალა. გარდა ამისა, მეთოდი კარგად მუშაობს ლითონების, შენადნობების, ნაერთებისა და ოქსიდების ფართო სპექტრისთვის. ეს მსგავსია საქშენის დალუქვისა, რომელიც ჩვენ ვიცით პლასტმასებთან. „მელანი“ შედგება ლითონის ფხვნილისგან, რომელიც იხსნება სპეციალურ ნივთიერებაში ელასტომერის დამატებით. გამოყენების დროს ის ოთახის ტემპერატურაზეა. ამის შემდეგ, საქშენიდან გამოყენებული მასალის ფენა ადუღდება წინა ფენებთან ღუმელში შექმნილ ამაღლებულ ტემპერატურაზე. ტექნიკა აღწერილია სპეციალიზებულ ჟურნალში Advanced Functional Materials.

ჩინური თხევადი ლითონის ფაზის ბეჭდვის მეთოდი

2016 წელს ჰარვარდის მკვლევარებმა შემოიღეს სხვა მეთოდი, რომელსაც შეუძლია შექმნას XNUMXD ლითონის კონსტრუქციები. დაბეჭდილი "ჰაერში". ჰარვარდის უნივერსიტეტმა შექმნა 3D პრინტერი, რომელიც სხვებისგან განსხვავებით არ ქმნის ობიექტებს ფენა-ფენა, არამედ ქმნის რთულ სტრუქტურებს „ჰაერში“ – ლითონის მყისიერად გაყინვისგან. ჯონ ა. პაულსონის ინჟინერიისა და გამოყენებითი მეცნიერებების სკოლაში შემუშავებული მოწყობილობა ობიექტებს ვერცხლის ნანონაწილაკების გამოყენებით ბეჭდავს. ფოკუსირებული ლაზერი ათბობს მასალას და აერთიანებს მას, ქმნის სხვადასხვა სტრუქტურებს, როგორიცაა სპირალი.

ბაზრის მოთხოვნა მაღალი სიზუსტით 3D ბეჭდვით სამომხმარებლო პროდუქტებზე, როგორიცაა სამედიცინო იმპლანტები და თვითმფრინავის ძრავის ნაწილები, სწრაფად იზრდება. და რადგან პროდუქტის მონაცემების სხვებთან გაზიარება შესაძლებელია, კომპანიები მთელს მსოფლიოში, თუ მათ აქვთ წვდომა ლითონის ფხვნილზე და სწორ 3D პრინტერზე, შეუძლიათ იმუშაონ ლოგისტიკისა და ინვენტარის ხარჯების შესამცირებლად. როგორც ცნობილია, აღწერილი ტექნოლოგიები დიდად უწყობს ხელს რთული გეომეტრიის ლითონის ნაწილების დამზადებას ტრადიციულ წარმოების ტექნოლოგიებზე წინ. სპეციალიზებული აპლიკაციების შემუშავება, სავარაუდოდ, გამოიწვევს დაბალ ფასებს და ღიაობას 3D ბეჭდვის გამოყენებისთვის ჩვეულებრივ აპლიკაციებშიც.

უმძიმესი შვედური ფოლადი - 3D ბეჭდვისთვის:

ყველაზე მყარი ფოლადი მსოფლიოში - დამზადებულია უფსალაში, შვედეთი

ალუმინის ფირი დასაბეჭდად: 

მიღწევა მეტალურგიაში: მაღალი სიმტკიცის ალუმინის 3D ბეჭდვა