Imọ ẹrọ titẹ sita 3D jẹ ti dekun prototyping ọna ẹrọ. Yatọ si iṣelọpọ iyokuro ibile, imọ-ẹrọ titẹ sita 3D ni a pe aropo ẹrọ ẹrọ. Ṣiṣejade ti awọn ẹya ibile ni gbogbogbo nilo awọn irinṣẹ ati awọn apẹrẹ, ati pe o nira lati ṣe ilana awọn ẹya pẹlu awọn apẹrẹ eka ati awọn ipele ti ko ni ibamu. Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D nlo awọn ọna ode oni gẹgẹbi awọn kọnputa, awọn lasers ati CNC lati ṣẹda faili awoṣe 3D ti apakan ti yoo ṣiṣẹ ni kọnputa. Lẹhin ti a ti kọ awoṣe, o ti gbe wọle sinu sọfitiwia slicing lati ṣeto awọn aye ṣiṣe, bii iyara iyara, iga Layer, bbl Lẹhin awọn eto ti pari, o ti gbe wọle sinu itẹwe 3D. Itẹwe naa gbe awọn aye-iṣelọpọ ati ṣe akiyesi sisẹ nkan naa nipa titẹjade Layer ohun elo nipasẹ Layer. Awọn ohun elo ti a lo ninu imọ-ẹrọ titẹ sita 3D lasan jẹ awọn resini gbogbogbo, PLA, awọn ṣiṣu ABS, ati bẹbẹ lọ, lakoko ti awọn ohun elo ti a lo ninu imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin jẹ awọn irin tabi awọn ohun elo alloy. Gẹgẹbi awọn ilana titẹ sita 3D irin ti o yatọ, o le pin ni aijọju si imọ-ẹrọ sintering lesa yiyan (SLS), imọ-ẹrọ yo lesa yiyan (SLM), imọ-ẹrọ yo yiyan ina ina elekitironi (EBSM), imọ-ẹrọ apẹrẹ isunmọ-net laser (LENS), imọ-ẹrọ sintering laser taara irin (DMLS) ati awọn imọ-ẹrọ tuntun miiran. Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin ti ni lilo pupọ ni ọpọlọpọ awọn aaye bii iṣelọpọ deede, afẹfẹ, ati ohun elo iṣoogun nitori agbara rẹ lati ṣe ilana awọn apakan ti eyikeyi apẹrẹ.

Pẹlu idagbasoke ti awujọ ati ilọsiwaju ilọsiwaju ti imọ-jinlẹ ati imọ-ẹrọ, imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin ti yara ni ipo pataki ni ile-iṣẹ iṣelọpọ irin pẹlu iwọn lilo ohun elo ti o ga, iwọn iṣelọpọ kukuru, ati irọrun giga. Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin le tẹ sita diẹ ninu awọn ẹya irin kekere, eka ati pipe, nitorinaa imọ-ẹrọ yii ṣe ipa pataki ninu imudarasi didara ati ṣiṣe ti gbogbo iṣelọpọ ile-iṣẹ, imudarasi ipo lọwọlọwọ ti iṣelọpọ awọn ẹya irin, pese awọn iṣeeṣe diẹ sii ni ilana ti iṣelọpọ awọn ẹya irin, ati igbega idagbasoke ti ile-iṣẹ iṣelọpọ irin.

1 Ohun elo ti irin 3D titẹ ọna ẹrọ

Ni lọwọlọwọ, awọn imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin akọkọ ti a lo taara ni ọja fun iṣelọpọ awọn ẹya irin ni: yiyan lesa sintering (SLS), yo lesa yiyan (SLM), Itọka ina lesa irin taara (DMLS), lesa nitosi net apẹrẹ (LENS), Ati yo yiyan tan ina elekitironi (EBSM).

1.1 Yiyan lesa sintering (SLS) ọna ẹrọ

Imọ-ẹrọ sintering lesa yiyan (SLS) jẹ imọ-ẹrọ titẹ sita irin 3D akọkọ. Ẹrọ irin ti a lo ni ẹrọ mimu alakoso omi. Awọn ohun elo ti a lo ni a adalu lulú ti ga yo ojuami irin ati kekere yo ojuami irin tabi polima ohun elo. Lakoko ilana yo, irin aaye yo kekere tabi ohun elo polima lulú yo, lakoko ti aaye yo irin lulú giga ko yo ati da duro mojuto alakoso ti o lagbara bi irin igbekale. Awọn ohun elo ti yo o ìgbésẹ bi a imora irin ati ki o gbogbo kan omi ipele nigba ti yo ilana lati bo, tutu ati ki o mnu awọn ri to irin lati se aseyori sintering densification. Gbogbo ẹrọ ilana oriširiši meji awọn ẹya ara: a lulú silinda ati ki o kan igbáti silinda. Lakoko iṣẹ, silinda lulú ti o wa ni apa osi ga soke ipele kan, ati lẹhinna rola lulú ti ntan Layer ti lulú boṣeyẹ ninu silinda mimu. Tan ina lesa ti iṣakoso nipasẹ kọnputa ṣe ọlọjẹ lulú ni ibamu si awoṣe ti ge wẹwẹ, ki lulú irin naa de aaye yo ati sisọ lati pari ipele ti apakan naa. Lẹhin ti pari, awọn igbáti silinda ju ọkan Layer, ati awọn lulú rola yoo tan kan aṣọ Layer ti lulú ninu awọn igbáti silinda lẹẹkansi lati sinter nigbamii ti Layer. Ilana yii tun ṣe lati pari iṣelọpọ ti gbogbo apakan.

Awọn ẹya ara ẹrọ ti yiyan lesa sintering: Awọn anfani: (1) Orisirisi awọn ohun elo le ṣee lo. Pẹlu awọn ohun elo polima, awọn erupẹ irin, awọn erupẹ seramiki, awọn erupẹ ọra, ati bẹbẹ lọ, pẹlu yiyan ti o lagbara. (2) Ko si atilẹyin ti a beere. Nitoripe lulú ti a ko ni idọti le ṣe atilẹyin ti ipilẹṣẹ ti daduro ti o daduro nigba ilana titẹ. (3) Iwọn lilo ohun elo giga. Ko si atilẹyin ti a beere lakoko ilana titẹ, ati idiyele ohun elo jẹ kekere. Awọn alailanfani pẹlu: (1) Dada ti o ni inira. Awọn dada ti awọn Afọwọkọ ti ṣelọpọ nipasẹ awọn SLS ilana ti wa ni powdered ati iwe adehun, ati ki o jẹ ninu awọn fọọmu ti lulú patikulu, ki awọn dada didara ni ko ga. (2) Olfato wa lakoko ilana naa. Eyi jẹ nitori awọn ohun elo polima tabi awọn patikulu lulú yoo yọ õrùn kan jade lakoko sisọ.

1.2 Yiyan lesa yo (SLM) ọna ẹrọ

Yiyan lesa yo (SLM) ọna ẹrọ ti wa ni idagbasoke lori ilana ti SLS. Ilana ipilẹ rẹ jẹ iru si SLS. Ni akọkọ, sọfitiwia awoṣe 3D kọnputa ni a lo lati kọ awoṣe naa, lẹhinna sọfitiwia bibẹ jẹ lilo lati ṣatunṣe awọn paramita ati gba data ti Layer kọọkan, lẹhinna kọnputa naa ṣakoso tan ina lesa lati ṣe ọlọjẹ ati yo Layer nipasẹ Layer lati dagba Layer nipa Layer. O yẹ ki o ṣe akiyesi pe lati le ṣe idiwọ irin lati fesi pẹlu awọn gaasi miiran ni iwọn otutu giga, ilana SLM nilo lati ṣe labẹ gaasi inert. Ko dabi ilana SLS, ilana SLM nilo lulú irin lati yo patapata ati lẹhinna tutu lati dagba, nitorinaa a nilo laser iwuwo giga lati ṣe ọlọjẹ lulú naa.

Awọn ẹya ara ẹrọ ti yiyan lesa yo: Awọn anfani: (1) Awọn lulú ti wa ni yo patapata nigba ti processing ko si si ohun elo imora ti a beere. Nitorinaa, konge ati awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn ẹya ti a ṣẹda nipasẹ sisẹ jẹ dara julọ ju awọn ti a ṣẹda nipasẹ SLS. (2) Iwọn iwuwo giga. Iwọn ila opin ina ina ina lesa dara ati iwuwo naa sunmọ 100%, eyiti o fẹrẹ dọgba si irin. (3) O le nirọrun ati taara ṣelọpọ awọn ẹya irin pẹlu awọn apẹrẹ eka. Awọn alailanfani pẹlu: (1) Awọn ohun elo ti o niyelori ati iṣẹ ṣiṣe eka. Awọn akosemose nilo lati ṣiṣẹ. (2) Complex post-processing. Ilana SLM nilo afikun awọn atilẹyin, ati awọn ẹya ti a ṣe apẹrẹ nilo lati wa ni ilana ifiweranṣẹ lati yọ awọn atilẹyin kuro.

1.3 Electron tan ina yiyan yo (EBSM) ọna ẹrọ

Awọn ẹya pataki meji ti ohun elo EBSM pẹlu ibon elekitironi ati iyẹwu igbale. Ibon elekitironi naa pẹlu anode kan, cathode, akoj, filamenti, okun ipalọlọ, ati okun iṣojukọ kan. Iyẹwu igbale pẹlu itọka erupẹ, piston kan, ati apoti ibi ipamọ lulú kan. Ilana iṣiṣẹ ni pe filament ti o wa ni oke ti ibon elekitironi (nigbagbogbo filament tungsten) n ṣe nọmba nla ti awọn elekitironi gbona lori oju rẹ labẹ awọn ipo iwọn otutu ti o ga ati gbejade wọn nipasẹ cathode. iho kekere kan wa ni oke ti akoj. Awọn ojulumo ipo pẹlu awọn cathode le šakoso awọn iye ti itanna tan ina ran nipasẹ. Labẹ isare ti anode, o gba agbara kainetik ti o ga pupọ, eyiti o le ni iyara si iwọn idaji si idamẹta ti iyara ina. Tan ina elekitironi ti dojukọ nipasẹ okun iṣojukọ ati lẹhinna wọ inu okun yipo. Tan ina elekitironi le jẹ iyipada nipasẹ okun ilọkuro ati pe a ti ṣayẹwo lulú ni yiyan labẹ iṣakoso ti kọnputa naa. Awọn lulú ti wa ni gbe ni lulú ipamọ apoti. Lakoko iṣiṣẹ, ipele ti lulú ti wa ni boṣeyẹ tan lori ibusun lulú nipasẹ olutọpa lulú. Ibusun lulú ti wa ni gbigbona nipasẹ agbara-kekere, kekere-wiwa-iyara itanna elekitironi lati tọju iwọn otutu ni isalẹ aaye yo ti lulú irin. Lẹhinna, agbara ti o ga julọ ati iyara ọlọjẹ ni a lo lati yo lulú. Nigbati itanna elekitironi ba kọlu pẹlu lulú irin, agbara kainetik rẹ yipada si agbara ooru lati yo lulú irin naa. Lẹhin ti o ti pari ipele ti wiwa, piston naa sọkalẹ nipasẹ ipele kan, ati pe erupẹ erupẹ ti ntan lulú lẹẹkansi lati ṣaju ati ki o yo tuntun erupẹ erupẹ. Ilana yii tun ṣe titi ti apakan irin yoo fi ṣẹda patapata. O yẹ ki o ṣe akiyesi pe ilana EBSM nilo lati ṣe labẹ awọn ipo igbale. Lẹhin ti a ti ṣe apakan naa, ẹrọ naa nilo lati gbe sinu awọn ohun elo ti n ṣatunṣe lẹhin lati yọ lulú ti o wa ni ayika nipa fifun gaasi ti a fi sita lati gba titẹ ti o kẹhin, ati pe o le tun lo lulú ti o ku.

Awọn abuda ti elekitironi ina yiyan yo: Awọn anfani: (1) Imọ-ẹrọ EBSM ni iwọn otutu preheating ti o ga labẹ awọn ipo igbale, eyiti o le yo awọn irin-mimu-mimu giga, dinku ifọkansi aapọn gbona, ati yago fun atunse ati abuku ti awọn ẹya ti a ṣe. (2) Ko si atilẹyin ti wa ni ti beere nigba ti igbáti ilana. A ti lo lulú ti ko ni itọlẹ bi atilẹyin, ati lẹhin ti iṣelọpọ ti pari, erupẹ nikan nilo lati fẹ kuro. Awọn alailanfani: (1) "Powder fifun" lasan. Awọn lulú tan lori awọn lulú ibusun nipasẹ awọn lulú spreader fi oju awọn ami-gbe ipo labẹ awọn iṣẹ ti awọn itanna tan ina. Idi fun eyi ni pe tan ina elekitironi nfa lulú pẹlu iṣiṣẹ aiṣedeede ti ko dara lati gbe ina aimi, ati agbara imunibinu ti ina aimi mu ki lulú ṣubu. (2) "Spheroidization" lasan. O ntokasi si irin ti ko ni yo patapata ati pe o ṣẹda ẹgbẹ kan ti awọn bọọlu irin ti o yapa lati ara wọn. (3) Ohun elo naa nilo lati pari labẹ awọn ipo igbale, pẹlu awọn idiyele itọju giga, ati awọn egungun gamma yoo jẹ ipilẹṣẹ lakoko ilana fifisilẹ ina elekitironi, eyiti o le fa jijo ati ki o ba agbegbe jẹ.

1.4 Lesa Nitosi Net Apẹrẹ (LENS) ọna ẹrọ

Imọ-ẹrọ yii jẹ ipilẹṣẹ akọkọ nipasẹ Sandia National Laboratory ni Amẹrika ni ọgọrun ọdun to kọja. Ilana yii daapọ imọ-ẹrọ cladding lesa pẹlu imọ-ẹrọ sintering lesa yiyan (SLS). O nlo ọna ifunni lulú coaxial lati ṣe adagun didà pẹlu lesa. Awọn lulú ninu didà pool yo ati ki o solidifies lati se aseyori isejade ti awọn ẹya ara.

Awọn abuda ti ina lesa nitosi apẹrẹ apapọ: Awọn anfani: (1) imọ-ẹrọ LENS nlo yo irin ti o yara ati imudara, ati awọn ẹya ti a gba nipasẹ mimu ni iwuwo giga ati awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara. (2) Ko si apẹrẹ ti a beere, eyiti o fipamọ awọn idiyele ati pe o le mọ sisẹ awọn ohun elo orisirisi. Awọn aila-nfani: (1) Didara dada ti awọn ẹya ti a ṣe apẹrẹ ko ga, oju ti o ni inira, aapọn igbona jẹ nla lakoko ilana mimu, ati awọn dojuijako rọrun lati waye. (2) Gaasi aabo ni a nilo lakoko ilana imudọgba. Ni akoko kanna, nitori lilo titanium alloy lulú, iye owo naa jẹ giga julọ.

1.5 Taara Irin lesa Sintering (DMLS) ọna ẹrọ

Imọ-ẹrọ DMLS jẹ ẹka ti imọ-ẹrọ SLS. O bẹrẹ lati ṣe apẹrẹ ni awọn ọdun 1990. Imọ-ẹrọ DMLS lo irin lulú taara fun sisọpọ. Iyatọ lati imọ-ẹrọ SLM ni pe imọ-ẹrọ SLM nilo lulú irin lati yo patapata, lakoko ti DMLS nikan nilo lati ṣaṣeyọri sintering.

Awọn ẹya ara ẹrọ taara irin lesa sintering: Anfani: (1) Irin awọn ẹya ara le wa ni sintered taara (2) Orisirisi awọn ohun elo le ṣee lo. Fun apẹẹrẹ, irin alagbara, koluboti-orisun, nickel-orisun, bbl (3) Awọn workpiece akoso nipa processing ni a ipon be ati ki o ga imora agbara. Awọn alailanfani: (1) “Spheroidization” lasan. (2) Rọrun lati sinter ati idibajẹ, ati iwuwo ko ga.

1.6 titun Technologies

Fun apẹẹrẹ, ina arc aropo ẹrọ (WAAM), nanoparticle jet metal forming (NPJ) ati ultrasonic consolidation (UAM), ati bẹbẹ lọ, awọn imọ-ẹrọ wọnyi ni yara nla fun idagbasoke ni ọjọ iwaju.

2 Awọn ireti idagbasoke ti imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin

2.1 Imugboroosi ti awọn aaye ohun elo

Loni, titẹ sita 3D irin ko ni opin si awọn aaye ti sisẹ mimu ẹrọ ati iṣelọpọ, ṣugbọn tun le lo si awọn aaye miiran. O le ṣee lo si aaye aerospace. Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin le ṣee lo lati rọpo diẹ ninu awọn ẹya ti o bajẹ, nitorinaa yago fun rirọpo idiyele giga ti gbogbo ẹrọ ati fa igbesi aye iṣẹ rẹ pọ si. O tun le tẹjade awọn paati bọtini ti ọkọ ofurufu. Fun apẹẹrẹ, ni Oṣu kọkanla ọdun 2018, akọmọ ẹrọ atẹjade 3D irin ti o dagbasoke nipasẹ GE ti fọwọsi fun lilo ninu iṣelọpọ ọkọ ofurufu[7]. O le lo si aaye ti ẹkọ ati ẹkọ. Titẹ sita 3D irin le ṣee lo bi ohun elo ikọni lati dari awọn ọmọ ile-iwe lati loye imọ-ẹrọ yii. O tun le tẹjade awọn awoṣe ikọni lati dari awọn ọmọ ile-iwe lati loye awoṣe diẹ sii ni oye ati mu didara ẹkọ dara. O le lo si aaye ọkọ ayọkẹlẹ. Ni ọdun 2017, caliper biriki ti a tẹjade nipasẹ Volkswagen kọja awọn idanwo alamọdaju ati pade awọn ibi-afẹde ti iwuwo to kere julọ ati agbara ti o ga julọ. O tun le ṣee lo fun atunṣe awọn ẹya ara ẹrọ. Ni afikun, o tun le ṣee lo ni aaye iṣoogun. Titanium alloy jẹ ohun elo ti o wọpọ julọ fun awọn ifibọ ehín. Ọna iṣelọpọ ibile kii ṣe gbowolori nikan, ṣugbọn tun ni iwọn nikan ati pe ko le ṣe ara ẹni. Ni bayi o le ṣee lo taara nipasẹ wíwo ẹnu alaisan, iṣeto awoṣe fifin ehín ati lẹhinna titẹ sita taara nipa lilo imọ-ẹrọ sintering irin, eyiti o dinku idiyele pupọ ati awọn igbesẹ ti sisẹ. Awọn agbegbe ohun elo ti o ni agbara tun wa bii ṣiṣe diẹ ninu awọn ohun-ọṣọ ile, awọn nkan isere ati awọn awoṣe ere idaraya.

2.2 Itẹwe ẹrọ ati ohun elo pataki

Imọ-ẹrọ titẹ sita 3D irin wa ni awọn ipele ibẹrẹ rẹ, pẹlu diẹ ati awọn ohun elo titẹjade aipe, ati idagbasoke rẹ wa ni igo. Ti ipo yii ba nilo lati ni ilọsiwaju, o jẹ dandan lati ṣẹda awọn ohun elo ti o munadoko-owo ati tẹsiwaju lati faagun ẹrọ titẹ sita. Fun apẹẹrẹ, o jẹ dandan lati ṣe iwadii inu-jinlẹ lori awọn ọna titẹ sita 3D irin gẹgẹbi titẹ sita ti o jọra, titẹjade ohun elo pupọ, titẹ sita ọpọ-nozzle, titẹ nkan nla, ati titẹ titẹ nigbagbogbo, ati lo wọn si iṣelọpọ ọja ti o da lori eyi. . Awọn idiwọn ti awọn ohun elo titẹ sita tun ni ihamọ idagbasoke ti titẹ sita 3D irin si iye kan. Ni awọn ofin ti awọn ohun elo titẹ sita, o yẹ ki o ṣee ṣe lati tẹ awọn ohun elo ti o yatọ ati tẹ awọn ohun elo ti o yatọ fun awọn ibiti o yatọ. Fun apẹẹrẹ, awọn ohun elo koluboti le ṣee lo ni awọn turbin gaasi; Awọn ohun elo nickel le ṣee lo ni awọn iyẹwu ijona; awọn irin iyebiye le ṣee lo ni isọpọ ẹrọ itanna, bakanna bi diẹ ninu awọn ohun elo irin ti o ni itunnu gẹgẹbi tungsten. Awọn ọna titẹ sita titun ati titẹ awọn ohun elo irin titun yoo jẹ awọn ibi-iwadii iwadi ati awọn idojukọ ni ojo iwaju, pẹlu ipinnu ti imudarasi didara ati iṣelọpọ ti titẹ 3D irin lati pade iṣelọpọ ni awọn oju iṣẹlẹ ati awọn ipo ti o yatọ.