Који се материјали користе у 3Д штампању у ваздухопловству?

Већина купаца и инжењера у ваздухопловству са којима разговарамо суочавају се са истом фрустрацијом: недеље проведене у потрази за понудама, непотпуним сертификатима материјала и деловима који изгледају добро на папиру, али не успевају да провере замор или сертификацију. Права одлука је ретко да ли се геометрија може штампати. То је који материјал ће заиста издржати под оптерећењем током лета, температурним циклусима и ревизијом-а да ће и даље обезбедити смањење тежине које је потребно програму.

У пракси, три породице метала доминирају у производњи адитива у ваздухопловству: легуре титанијума, легуре алуминијума и суперлегуре на бази никла-. Титанијум и даље предњачи у укупној потражњи, посебно за хардвером конструкције и мотора. 3Д штампање алуминијумских легура постало је практичан избор за многе делове авиона и беспилотних летелица где су цена и тежина важнији од екстремне температурне отпорности. Суперлегуре никла остају неопходне за најтоплије делове мотора. Исправан материјал је само пола посла. Накнадна-обрада{7}}ХИП, термичка обрада, површинска обрада иметално оплата 3Д отисци-и рад са способним произвођачем/фабриком за металну 3Д штампање одређује да ли су готове металне 3Д штампане компоненте заиста-спремне за лет.

Ваздухопловни делови морају да испоручују високе перформансе{0}}до{1}}тежине, поуздан век трајања, температурну способност и потпуну следљивост. Метални прахови представљају већину материјала у производњи адитива за ваздухопловство. Тренутни тржишни подаци показују да легуре титанијума заузимају највећи удео, а следе легуре никла и легуре алуминијума.

Удео на тржишту металних прахова за 3Д штампање у ваздухопловству према врсти материјала (2025.)

Чак и неколико килограма уштеђене тежине по авиону значи значајну уштеду горива током радног века. У исто време, погрешна легура или непотпуно згушњавање могу да изазову скупе редизајнирање и одложене сертификате.

Редовно видимо да се програми одлажу јер је део био претеран, показао неочекивану порозност или није прошао преглед сертификације материјала. Када се дизајн закључа и почне квалификација алата или процеса, промена материјала постаје скупа. Усклађивање легуре са стварним оптерећењем и температуром-и рано потврђивање пуног процеса процеса-остаје највећа-одлука о утицају коју већина тимова може да донесе.

Легуре титанијума (Ти-6Ал-4В)

Ти-6Ал-4В је и даље подразумевана вредност за многе структурне конзоле, оквире и умерено високе{5}}компоненте мотора. Његов однос снаге{7}}и тежине, отпорност на корозију и дуги резултати у ваздухопловству отежавају замену у критичним применама. Када се штампају са добро контролисаним параметрима и праћено ХИП плус топлотном обрадом, механичка својства се рутински приближавају карактеристикама кованог материјала. Обимни постојећи подаци о процесима и својствима такође поједностављују пут сертификације у поређењу са новијим легурама.

3Д штампање алуминијумских легура

3Д штампа алуминијумских легурапомерио се далеко даље од израде прототипа. Легуре попут АлСи10Мг и више{2}}скандијума-које садрже класе сада подржавају производњу носача авиона, измењивача топлоте и УАВ структура. Комбинација мале густине, пристојне специфичне чврстоће и добре топлотне проводљивости чини алуминијум привлачним кад год није потребна отпорност на екстремне температуре.

Слобода дизајна је права предност. Тополошки-оптимизоване решетке и интегрисани канали за хлађење који би били скупи или немогући са машинском обрадом или ливењем постају практични. Цена материјала је такође нижа од титанијума, што побољшава пословни случај за делове веће или веће{3}}обине. Процесни прозор је некада био ужи због рефлективности алуминијума и нижег опсега топљења, али модерни системи ласерског праха-доследно рукују овим легурама. Одговарајући ХИП, третман раствором и старење затварају већину имовинског јаза са конвенционалним алуминијумским отковцима за апликације где је алуминијум прави избор.

Суперлегура{0} на бази никла (инконел)

Инцонел 718 и сродне суперлегуре никла остају од суштинског значаја за хардвер за сагоревање, млазнице за гориво и друге компоненте мотора на високим{1}}има. Задржавају снагу и отпорност на пузање знатно изнад 650 степени. Адитивна производња омогућава сложене унутрашње пролазе за хлађење који побољшавају ефикасност и смањују број делова. Ове легуре захтевају строжу контролу процеса и скоро увек им је потребан ХИП плус комплетно решење-и-термичка обрада према старости да би се испунили захтеви за замор у ваздухопловству и микроструктуру.

Поређење типичних механичких својстава кључних легура за ваздухопловство (топлински-обрађено/ХИП стање)

Пошто{0}}изграђене површине и заостала порозност скоро никада не испуњавају захтеве ваздухопловства за завршну обраду, отпорност на корозију или заптивање. Накнадна{2}}обрада је оно што претвара штампану геометрију у употребљиву металну 3Д штампану компоненту.

Метал Платинг 3Д принтс

3Д штампа са металном оплатом решава неколико практичних проблема одједном. Безелектрични никл, тврди хром или специјализовани премази за ваздухопловство побољшавају перформансе корозије и хабања. Такође могу запечатити мању површинску порозност и обезбедити конзистентнију завршну обраду. Алуминијумски делови обично добијају премазе за елоксирање или конверзију. Легуре титанијума и никла чешће користе прилагођене системе оплата или термичких{5}}система за прскање у зависности од примене.

Заједнички{0}}кораци накнадне обраде

Типична секвенца обухвата ослобађање од напрезања, згушњавање ХИП-а, ЦНЦ обраду критичних интерфејса, завршну обраду површине, завршну топлотну обраду и не-недеструктивну инспекцију. За хардвер{2}}критичан за лет, потпуна следљивост праха и процеса плус комплетан први-пакет артикла се не-не преговарати. Прескакање или недовољно-навођење било ког од ових корака је један од најчешћих разлога због којих штампани делови не успевају у каснијој квалификацији.

Један недавни купац нам је дошао са склопом носача од ливеног алуминијума који је био и тежак и ограничен традиционалним алатима. Оптерећења су била умерена, била је потребна отпорност на корозију, а програму је био потребан јасан пут до већих количина.

Редизајнирали смо део за адитивну производњу коришћењем алуминијумске легуре за ваздухопловство-, примењујући оптимизацију топологије и унутрашње карактеристике решетке. После штампања ласерског праха-, компоненте су прошле кроз ХИП, ЦНЦ завршну обраду површина које се спајају и систем заштитног оплата. Готови делови су дали јасно смањење масе у односу на оригинално ливење, док су испуњавали циљеве за снагу и замор. Време испоруке од замрзавања дизајна до првог функционалног хардвера је значајно опало, а исти процес се проширио на мале{5}}серијске производње без већих промена. У овом случају, 3Д штампање алуминијумских легура у комбинацији са правилном завршном обрадом и галванизацијом решило је и техничке и комерцијалне проблеме.

Сам избор материјала не гарантује употребљив део. Добављачева контрола процеса и систем квалитета одлучују да ли ће штампана компонента заиста бити у функцији.

Захтеви за сертификацију

Потражите АС9100 (или еквивалентне) системе, потпуну следљивост серија материјала и доказано искуство са специфичним легурама које су вам потребне. Процес{2}}специфичне квалификације за фузију титанијума, алуминијума или легура никла у праху-дају додатно самопоуздање. За рад{5}}критичан за лет, могућност достављања потпуних извештаја о испитивању материјала, записа параметара и резултата НДТ-а је од суштинског значаја.

Могућност од прототипа до производње

Поуздан произвођач/фабрика металне 3Д штампе треба да подржава брзу израду прототипа, дизајн-за-адитивне повратне информације, а затим и конзистентне количине производње. Питајте о капацитету машине, контроли квалитета праха и процедурама за рециклирање,-кућној или строго контролисаној накнадној- обради и искуству у испоруци металних 3Д штампаних делова на велико. Бољи добављачи такође помажу у навигацији у практичним разликама између ДМЛС и СЛМ процесних прозора за дату легуру и геометрију.

Ако још увек упоређујете непотпуне сертификате и супротстављене материјалне захтеве, пошаљите нам цртеж или ЦАД модел заједно са захтевима за оптерећење, температуру и запремину. Препоручићемо одговарајуће материјале за ваздухопловство за 3Д штампање, скицирати цео процес и руту накнадне-обраде (укључујући опције за наношење где је потребно) и обезбедити јасну понуду са реалним роковима испоруке. Било да су вам потребни функционални прототипови или пут до велепродајних металних 3Д штампаних делова, следећи корак је директна техничка дискусија, а не још један круг поређења добављача.