金属3Dプリントは、複雑な流体チャネル構造を作成できますか？

1。技術原則：デジタルモデルから有形構造への正確な変換。
添加剤の製造の層状特性は、金属3Dプリンティングを流体チャネルの作成に役立つものです。たとえば、選択的レーザー融解（SLM）テクノロジーのプロセスフローは、3つのステップに分解できます。
デジタルモデリング：CADソフトウェアを使用して、フローパス、クロス-断面形状、および表面粗さ係数を最適化する流体チャネルの3つの-次元モデルを作成します。たとえば、Sino Powerのマルチ-海底式の比例バルブブロックは、AIアルゴリズムを使用してフロールートトポロジ構造を自動的に作成し、流体抵抗を40％削減します。
層状スライス：レーザースキャンルートを作成するには、Z -軸に沿って厚さ20〜50μmの薄層にモデルをカットします。 Platinum Technologyのインテリジェントプロセスライブラリは、さまざまな材料のレーザーパワー、スキャン速度、およびその他の設定を自動的に一致させることができます。これにより、チャネル壁の厚さの精度が±0.05mm未満になります。
層ごとの溶融層：高-エネルギーレーザービームは、不活性ガスによって保護されている間、ルートに沿って金属粉末を選択的に溶かします。これにより、一方の上に層状層を積み重ねて固体を作成します。電子ビーム融解（EBM）テクノロジーは、真空環境で電子ビームスキャンを使用します。処理が難しい材料を作るのに適しています。これは、航空機のエンジンタービンブレードの冷却チャネルを作るために使用される高-温度合金です。
この「ゼロから」製造方法は、従来のプロセスでカビや切削工具の必要性を排除します。また、スパイラルフローチャネル、マルチ-ステージブランチフローチャネル、バイオミメティックツリー-のようなフローチャネルなど、従来の方法で作るのが難しい幾何学的な形状を含む、任意の複雑なフローチャネルを直接作成できます。
2、使用のための状況：高-エンドマニュファクチャリングの領域でのブレークスループラクティス
航空宇宙：一般的なユースケースは、航空エンジンのタービンブレードの冷却チャネルです。従来の鋳造方法を使用して冷却チューブを設置するには、それらを一緒にドリルまたは溶接する必要があります。これにより、漏れが発生し、冷却の効果が低下する可能性があります。また、金属3D印刷を使用して、冷却ガスが刃の表面を均等に覆う内部迷路フローチャネルを作成することができます。これにより、エンジンのスラスト-から-重量比が大幅に向上します。 3Dプリントテクノロジーを使用してGEによって作られたLeap Engine燃料ノズルは、20のフローチャネルを1つに組み合わせて、25％軽量と15％の燃料効率を高めます。
生物医学：カスタマイズされたインプラントにおける流体チャネルの設計は、組織がどれだけうまく治癒できるかに直接的な影響を及ぼします。たとえば、3D {-印刷された股関節インプラントには、骨細胞が増殖するのに役立つ生体模倣骨骨性特徴を備えた多孔質チャネルがあります。臨床フィードバックは、骨が統合されるまでにかかる時間が半分に削減されることを示しています。 Xi'anのスマートマニュファクチャリング会社であるMaxwell Medicalは、天然の椎間板の流体循環を模倣できる内部フローチャネルを備えた3D -印刷された椎骨融合装置を生産しました。これにより、手術後の問題のリスクが30％減少します。
エネルギーと電力：3D -印刷フローチャネル熱交換器は、核原子炉の冷却システムのフローチャネルのジオメトリを改善することにより、熱伝達の効率を20％20％改善し、材料の使用を40％削減します。 Xi'an Ouzhong Technologyは、マイクロメーター-レベルのフローチャネル設計を使用して冷却液を均等に分布させる太陽光発電用のチタン合金フローチャネルプレートを生産しました。これにより、単結晶炉の温度が±0.5度以内になります。
3、技術エッジ：デザインの自由とパフォーマンスの向上における二重のブレークスルー
デザインの自由革命：従来の手順は、カビが破壊される可能性のある角度と利用可能なツールによって制限されています。また、ランナーの設計では、. 3 d印刷が任意の角度または曲線でフローチャネルを作ることがどれほど簡単かを考慮する必要があります。たとえば、Sino Powerの海底機器用バルブブロックは、3Dプリントを使用して、元の12プロセスホールを3つの連続フローチャネルに組み合わせています。これにより、体積が60％削減され、圧力損失が25％削減されます。
材料のパフォーマンスの最適化：Metal 3Dプリンティングは、細かい穀物構造を作成し、迅速に固化するため、材料をより強くすることができます。プラチナライトによるTC4チタン合金で作られたフローチャネルパーツの引張強度は1100MPaで、これは鍛造よりも15％強いです。トポロジの最適化設計により、製品は30％軽量になり、航空業界の「軽量+ハイ-強度」に対するニーズを満たしています。
製造のコストと時間の節約：従来の油圧バルブボディを作るには、鋳造、機械加工、溶接など、12ステップが必要であり、最大6か月かかることがあります. 3 d印刷は、原材料をすべて1か所で完成品に変えることができます。 Sino Powerの油圧バルブブロックプロジェクトは、配送時間を2週間に引き下げ、金型コストを90％. 3 d印刷は、小型バッチカスタム製品に効果的なコスト-のコストです。
4。技術的な問題とそれらを回避する方法
メタル3D印刷には、流体チャネルを作る可能性が多くありますが、解決すべき3つの大きな問題がまだあります。
表面粗さの制御：SLMプロセスによって作成されたフローチャネルの表面粗さは、通常RA250 -400μmです。シーリング基準を達成するには、電解研磨またはショットピーニングを使用して、RA10μm以下に倒す必要があります。 Xi'an Jiaotong Universityは、フローチャネルの表面粗さRA50μmを作成できる超音波振動支援SLMテクノロジーを作成し、処理後に必要なステップ数を削減します。
フローチャネル内で欠陥を見つける：融合や多孔性の欠如のような欠陥を見るのは難しいです。プラチナ機器は、産業用CTスキャン装置を開発し、内部の欠陥を0.1mmという小さいものにします。 AI画像認識方法で使用すると、欠陥検出率は最大99.9％になりました。
Multi -材料複合印刷：複雑な流体システムを機能させるには、腐食しないチャネルや非常に強い構造など、多様な材料を組み合わせる必要があることがよくあります。 Xi'an Ouzhong Technologyのレーザーアーク複合印刷技術により、チタン合金の流れチャネルとステンレス鋼構造が均一ではない方法で接続されることが可能になりました。この技術の引張強度は400 MPaで、これが海洋工学に必要なものです。