金属印刷材料の強度と靭性は、産業要件を満たしていますか？

1.材料の仕組みの大きな変化：「使いやすい」から「最適」に移行する
金属3D印刷材料の強度には大きな改善がありました。たとえば、航空業界でよく使用されるIN718ニッケル-ベースの合金を使用した選択レーザー融解（SLM）プロセスによって作成された部分は、最大1200mPaの引張強度と1050MPaの降伏強度を持っています。これは、従来の鋳造プロセス（約900mPaの引張強度）よりも優れており、鍛造レベル（約1150mpaの引張強度）にさえ近いものです。 20回の熱サイクルテストの後、プラチナライトが特定のタイプのロケットエンジンに印刷されたチタン合金燃焼室は、-温度保持率が92％であり、業界が必要とする85％の標準よりもはるかに高いです。
MITが思いついた勾配熱処理技術は、物事をより耐久性のあるものにすることに関して、業界にとって新しい基準を設定しました。冷却速度を慎重に制御することにより、このテクノロジーは、15J/cm²から28J/cm²の927度で、3Dの高-温度合金の衝撃靭性を高めます。骨折の靭性（KIC）は65MPA・m¹/²に達します。これは、非常に高い-温度環境での航空機エンジンタービンブレードのニーズを満たしています。微細構造を管理するこの能力により、3D印刷材料は強度を維持しながら、以前の方法と比較してタフネスの40％しか失われません。
より良いマテリアルデータベースは、物事をより良くするためのデータサポートを提供します。 Platinum TechnologyのIntelligent Process Libraryは、2000以上の材料パラメーターを収集しました。これらのパラメーターは、チタン合金、ニッケル-ベースの合金、ステンレス鋼など、12の一般的な工業金属に及びます。レーザー出力（180〜220W）、スキャン速度（800〜1200mm/s）、層の厚さ（30〜50μm）を変更することにより、980〜1150MPaの間の引張強度と12〜18％の伸長を正確に制御することができます。これは、整形外科インプラントから航空宇宙構造コンポーネントまで、幅広いアプリケーションのニーズを満たしています。
2。プロセスイノベーション：強さとタフネスのバランスをとる方法を見つける
マルチ-レーザーコラボレーションスキャンテクノロジーは、大きな部分の不均一な強度の問題を修正します。 Leiming Laser's Lim - x400m機器は、3つのレーザーシームレスなスプライシングテクノロジーを使用して、±3％以内の300mm×400mm×350mmのサイズの範囲のアイテムの強度を維持します。このテクノロジーは、特定の航空宇宙会社向けに生産された衛星ブラケットの1つの全体に溶接する必要がある6つの部分を組み合わせています。これにより、疲労寿命は慣習的な8000サイクルから25000サイクルになります。
サポートされていない印刷技術は、メルトプールのダイナミクスを最適化することにより、懸濁構造の機械的性能を大幅に向上させます。 Xi'an Ouzhong Technologyの可変エネルギー密度スキャンアプローチにより、印刷角度が45度未満の懸濁構造が20％未満になりました。このアプローチは、元の12プロセスホールを、水中特殊機器用に生成されたバルブブロックの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。フローチャネルの壁の厚さは、±0.05mm以内に正確です。
インテリジェント監視システムにより、プロセスパラメーターをリアルタイムで最適化することが可能になりました。 XX Automobileは、AI -ベースの溶融プール監視システムを使用して、その場でレーザー強度とスキャンパスを変更できます。これにより、業界平均から0.3％から0.05％未満の多孔性が低下します。この手法により、トポロジー-は、電気エンジンフードを印刷するときに15％硬い構造と25％軽量になりました。 2100のニュートンメートルのトルクの厳しいテストに合格しました。
3。産業シナリオ検証：ラボから生産ラインへの移動
航空宇宙地域での使用が最も説得力があります。 3D印刷技術を使用することにより、GEはLeap Engine Fuel Nozzleを生成し、20個の個別の部品を1つのユニットに組み合わせました。これにより、25％軽くなり、15％の燃料効率が高くなります。配信されるアイテムの総数は500,000を超えています。極端な温度で1000時間のテストを行った後、China Aviation Industry Corporation（AECC）は、3D印刷されたタービンガイドブレードが冷却が18％優れており、従来の鋳造ブレードの3倍長持ちすることを発見しました。
エネルギーとパワービジネスのより良い材料の必要性は、科学者に常に新しい発見をするように促しています。 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、マイクロメートル-レベルフローチャネル設計を介して冷却液を均等に配布する3D -印刷された太陽光発電機合金フローチャネルプレートを作成しました。これにより、単結晶炉の温度が±0.5度以内に保持され、従来の機械加工製品と比較して12％のエネルギーを節約できます。原子炉冷却システムの使用において、3Dプリントフローチャネル熱交換器は、熱の移動により20％効率的であることが示されており、40％少ない材料が使用され、10年の加速ライフテストに合格しています。
医療インプラントが生体適合性と機械的に適応可能である必要があるため、新しい材料が開発されています。 Sino Powerによって作られた3D -印刷された多孔質チタン合金合金間核融合装置は、70％の多孔性と、ヒト皮質骨（10〜15GPa）と同じ弾性率を持っています。臨床反応は、-手術後3か月の標準インプラントと比較して、骨の発達の60％の改善を示しています。材料構造関数の共同設計により、3D印刷インプラントの5年の生存率が85％から97％に改善されました。