Комплексни делови за ваздухопловство са унутрашњим каналима, решеткастим структурама и топологијом{0}}оптимизованом геометријом често потискују традиционалну ЦНЦ машинску обраду до крајњих граница - велики отпад материјала, вишеструка подешавања, дуго време испоруке и дизајн који или постаје компромитован или постаје претерано скуп. Овај водич објашњава зашто 3Д штампање алуминијумских легуракроз селективно ласерско топљење (СЛМ) постало је практично решење за производњу металних 3Д штампаних компоненти у овим ситуацијама. Покрива стварна ограничења конвенционалне машинске обраде, како СЛМ функционише и слободу дизајна коју омогућава, зашто је АлСи10Мг водећи у примени у ваздухопловству, типичне механичке особине, пример из стварног-светског случаја, јасна поређења трошкова и времена испоруке и специфичне услове под којима 3Д штампање метала надмашује ЦНЦ.
Границе традиционалне обраде на сложеним геометријама
ЦНЦ остаје одличан за многе делове. Међутим, код веома сложених ваздухопловних геометрија недостаци постају очигледни:
Приступ алатима ограничава унутрашње функције. Дубоки канали или затворене решетке обично приморавају да се део подели и касније састави.
Уобичајени су однос куповине{0}}и-односа од 10:1 до 20:1. У пракси то често значи да се 85–95% гредице претвара у чипс.
Вишеструка подешавања повећавају и цену и ризик од нагомилавања{0}} толеранција.
Времена испоруке се повећавају када се програмирање, фиксирање и секвенцијалне операције акумулирају.
Када се сама геометрија бори са процесом, пројекат се или редизајнира око производних ограничења или постаје непотребно скуп.
Како СЛМ 3Д штампање прототипова заправо функционише
Селективно ласерско топљење гради део слој по слој од металног праха. Ласер-велике снаге потпуно топи прах према исеченим ЦАД подацима. Неискоришћени прах се враћа, због чега је искоришћење материјала далеко веће од субтрактивних метода.
Практичне предности се брзо показују:
Унутрашњи канали за хлађење или флуиди се могу поставити тачно тамо где их перформансе захтевају.
Чврсти делови се могу заменити решеткастим или гироидним структурама које задржавају крутост током сечења масе.
Склопови се често могу консолидовати у један комад, уклањајући причвршћиваче и потенцијалне путеве цурења.
Ово су разлози због којих инжењери све више траже искусногСЛМ 3Д штампање прототипафабрика када је геометрија дела главно ограничење.
Зашто легуре алуминијума доминирају у 3Д штампању метала у ваздухопловству
АлСи10Мг остаје легура радног коња за већину примена у ваздухопловству 3Д штампања алуминијумских легура. Нуди снажну комбинацију-односа-тежине, топлотне проводљивости и могућности штампања.
Типичне механичке особине СЛМ АлСи10Мг
|
Имовина |
Уобичајени домет (-изграђен/термички-обрађен) |
Практичне напомене |
|
Густина |
>99.5% |
Скоро{0}}пуна густина је рутинска са оптимизованим параметрима |
|
Крајња затезна чврстоћа |
350–450 МПа |
У великој мери зависи од термичке обраде |
|
Снага приноса |
200–300 МПа |
- |
|
Издужење |
5–12% |
Побољшава се правилним третманом Т6 |
|
Приближна граница замора |
70–110 МПа (како је направљено) |
Значајно се побољшава са завршном обрадом површине и ХИП-ом |
|
Тхермал Цондуцтивити |
Високо |
Корисно за измењиваче топлоте и делове за управљање топлотом |
Перформансе замора су адекватне за многе секундарне структуре и заграде када се контрола процеса и накнадна{0}}обрада правилно рукују. Оквири сертификације НАСА-е, ЕАСА-е и индустријских удружења настављају да сазревају, дајући квалификованим произвођачима јаснији пут за коришћење у ваздухопловству.
Пример случаја: Металне 3Д штампане компоненте које испоручује Сунхингстонес
Недавни купац из ваздухопловства дошао нам је са структурном алуминијумском компонентом која је укључивала унутрашње карактеристике решетке и конформне канале. Традиционалне цене за машинску обраду су показале дуге рокове испоруке и велики губитак материјала. Дизајн би захтевао вишеструка подешавања и још увек би носио ризик од отпада.
Произвели смо део у АлСи10Мг користећи СЛМ. Резултати:
Појединачна{0}}производња облика близу-мреже- уместо више-обраде са више подешавања
Време испоруке је смањено са процењених 7–9 недеља (ЦНЦ рута) на отприлике 2,5 недеље укључујући накнадну-обраду и инспекцију
Приметно смањење тежине кроз дизајн решетке који би био непрактичан за машину
Висок принос{0}}првог пролаза након стандардне термичке обраде и завршне обраде
Купац је прешао са дискусија о редизајнирању на функционални хардвер без присиљавања великих компромиса на оригиналну геометрију. Ово је практичан исход који већина тимова тражи када тражи поузданогМеталне 3Д штампане компонентепроизвођач.
Када 3Д штампање има смисла (а када нема)
Метална 3Д штампа није аутоматски ни боља ни јефтинија. Најбоље ради под одређеним условима. Поређење у наставку одражава типичне резултате које видимо на сложеним геометријама ваздухопловства:
ЦНЦ против СЛМ за сложене делове за ваздухопловство
|
Фактор |
Традиционални ЦНЦ |
СЛМ (АлСи10Мг) |
Практична предност |
|
Материјални отпад |
Често 10:1 – 20:1 |
Обично 1,1:1 – 1,5:1 |
СЛМ |
|
Слобода дизајна |
Ограничено приступом алату |
Висока (решетке, унутрашњи канали, консолидација делова) |
СЛМ |
|
Време израде прототипа |
4–{1}} недеље |
1–3 недеље |
СЛМ |
|
Осетљивост на трошкове |
Материјал + време обраде + причвршћивање |
Машинско време + прах + накнадна- обрада |
Зависи од геометрије |
|
Завршна обрада |
Одличан као-машински обрађен |
Захтева завршну обраду критичних површина |
ЦНЦ |
|
Бест Фит |
Средње до велике запремине, једноставнијих облика |
Сложена геометрија, мале до средње запремине |
Контекст{0}}зависно |
Једноставни призматични делови у већим количинама и даље фаворизују ЦНЦ. Хибридни приступи - штампању скоро-мрежног облика и завршној обради-обрадом само критичних површина - често дају најбољи општи резултат.
ФАК
П: Да ли је 3Д штампан алуминијум довољно јак за делове у ваздухопловству?
О: За многе секундарне структуре, конзоле, кућишта и измењиваче топлоте, да - када је процес контролисан и накнадна{1}} обрада је одговарајућа. Примарне критичне структуре захтевају пуне квалификационе податке.
П: Која је разлика између СЛМ и других металних метода 3Д штампања?
О: СЛМ у потпуности топи прах и производи густе делове погодне за структурну употребу. Други процеси као што је млаз везива или усмерено таложење енергије служе различитим потребама око величине, цене или поправке.
П: Како је цена израде прототипа за СЛМ 3Д штампање у поређењу са ЦНЦ?
О: На сложеним геометријама са високим односом куповине-до-односа, СЛМ је често конкурентан или нижи када се узме у обзир губитак материјала и вишеструка подешавања. На једноставним деловима, ЦНЦ обично побеђује.
П: Могу ли 3Д штампани алуминијумски делови бити сертификовани за употребу у ваздухопловству?
О: Да, под условом да произвођач одржава следљивост материјала, контролу процеса и прати утврђене путеве квалификације.
П: Кога треба да тражите као произвођача металних 3Д штампаних компоненти?
О: Искуство са алуминијумским легурама за ваздухопловство{0}}, документованим системима квалитета,-пословном-обрадом и инспекцијом, као и искуством у испоруци функционалних делова према распореду.
Ако имате сложен део који ствара проблеме са тренутним добављачима, пошаљите цртеж. Даћемо вам директну процену да ли је СЛМ алуминијум бољи пут - који покрива производност, очекивана својства, време испоруке и цену - без непотребног оптимизма.
Сунхингстонес се фокусира на металне 3Д штампане компоненте за ваздухопловство и друге захтевне апликације. Контактирајте нас када је сама геометрија главно ограничење.