工業製造における3D印刷にニッケルベースの合金を使用するのに適していますか？

ニッケル{-ベースの合金の材料特性には、高温でうまく機能できるという「自然な利点」が含まれています。
ニッケル-ベースの合金（そのようなインコール625、インコルエル718、ハステロイXなど）は、摂氏650〜1000度の温度で酸化と腐食に耐えることができます。コアの主な利点は、次のように表示されます。
高温での安定性：クロム（CR）、モリブデン（MO）、ニオビウム（NB）、およびその他の金属がニッケル-ベースの合金に追加されると、高温での酸化と腐食を防ぐことができる厚い酸化物膜を作成します。たとえば、Incenel 718の引張強度は650度で1100 MPaであり、これは典型的なアルミニウムおよびチタン合金のそれよりもはるかに高くなっています。
クリープ抵抗と疲労性能：ニッケル{-ベースの合金は、 '位相（NI3（AL、TI））および' '相（NI3NB）の降水強化メカニズムのため、長い-ターム-の温度荷重の下で安定したままです。航空機エンジンのタービンディスクの疲労寿命は、典型的な鍛造部品よりもインコール718 3 d印刷で作られた後、20％以上長くなります。
化学的安定性：ニッケル-ベースの合金は、海水や酸性ガスなどの腐食性物質に非常に耐性があります。それらは海事工学と化学機器で多く使用されています。
ニッケル-ベースの合金は、これらの品質のため、3D印刷High -温度部品に最適です。これは、従来の方法でやるのが難しい複雑な構造を作成するために特に当てはまります。これは、それらがさらに有用であることを示しています。
プロセスの適応性：3D印刷とニッケル-ベースの合金の間の「技術的共鳴」
3Dプリンティングニッケル-ベースの合金には、材料の流動性、熱応力制御、微細構造の最適化などの主要な技術が必要です。現在の主流の手順は、アプリケーションの成熟度に達しました。
レーザーパウダーベッドの融解（L - PBF）：
プロセスの利点：リトルスペースレーザーの多くのエネルギーは、ニッケル-ベースの合金パウダーを完全に溶かすことができ、密度が99.5％を超える部品を作成できます。たとえば、Hunan Huashu High Techは、l - PBFプリントニッケル-ベースの高-温度合金ハニカムグリッド翼を使用して、サイズが750×195×1035 mm、厚さ100μmです。
微細構造の制御：レーザー出力とスキャン速度を変更することにより、最高の穀物の向きと降水位相分布を取得できます。 L - PBFを使用して、Avic Maite Additive Technologyは、IN718 Quadcopterドローンの部品を印刷しました。熱処理後、 ''位相のサイズはすべて同じであり、引張強度は1300 MPaです。
3DP：接着剤を噴霧します
コストと効率のバランス：3DPメソッドは、バインダーを使用して金属粉末を選択的に結合します。その後、粉末は脱塗りされ、焼結されて最終製品を入手します。これにより、大規模な-スケール生産に適しています。 3DPテクノロジーを使用して、エクソンはニッケル-ベースの合金で作られた工業部品を印刷します。これにより、L - PBFと比較して40％を節約し、表面の粗さ（RAが6.3μm以下のRA）が機能する部品のニーズを満たします。
材料の使用率：3DP技術は、粉末の95％以上を回復し、材料の廃棄物を大幅に削減します。たとえば、Shanghai Aerospace Technology Research Instituteは、3DP印刷されたCobalt Chromium Alloy Aircraft Engine Impellersを採用しており、従来の鋳造と比較して材料コストを30％削減しています。一般的なユースケースは、「実験室」から「スケール」に移行しています。
ニッケル-ベースの合金3D印刷は、多くの高-産業産業で大規模に使用されています。その価値は、パフォーマンスの向上、サイクル時間の短縮、および設計の自由度の向上で示されています。
航空宇宙：タービンの部品：ニッケル{-ベースの合金タービンブレードL {- PBFが印刷されたPBFは、広州Sailong添加剤によって使用されます。内側の冷却チャネルの設計を改善することにより、冷却効率は15％上昇し、ブレードの寿命は30％上昇します。
ホットエンド構造の一部：NASAは、L-PBFによって印刷されたGRCOP - 84銅ニッケル合金で作られた燃焼室を採用しています。この合金は高温を処理でき、スラストチャンバーが1200度で着実に動作するのに役立ちます。
エネルギーツール：
NASA HR - 1核熱推進室は、LP - DED（レーザー指向エネルギー堆積）プロセスを使用して、Avic Maite Additive Technologyによって作成されました。非常に高いレベルの放射線を処理できるニッケルベースの合金とジルコニウム合金の勾配遷移設計を備えています。
ガスタービン：Siemens Energyは、3Dプリントされたニッケル-ベースの合金バーナーノズルを使用して、20の典型的な部品を1つに組み合わせます。これにより、アセンブリ時間が80％削減され、NOX排出量が20％削減されます。
海洋工学：
深海用のバルブ：316Lステンレス鋼とニッケル-ベースの合金を使用して、バルブを高-圧力海水で長持ちさせます。複合3D印刷技術は、5ではなく15年間の過去15年になります。
経済分析：「高コスト」から「全ライフサイクルの最適化」まで
ニッケル-ベースの合金パウダーはかなり高価（500〜2000/kg前後）ですが、3Dプリンティングは次の方法で大きな経済的進歩をもたらします。
設計の最適化によるコスト削減：トポロジの最適化構造を使用すると、材料の使用が30％から50％減少する可能性があります。たとえば、プラチナは、生体模倣格子構造のおかげで、45％軽く、20％の硬い特定のドローンのニッケル-ベースの合金からブラケットを作成しました。
R＆Dサイクルを短くする：通常、新しいタービンブレードを作るのに12〜18か月かかりますが、3Dプリンティングとデジタルツインテクノロジーはその時間を3〜6か月に削減できます。 Xi'an Boliteは、デザインからテストに至るまでに45日しかかかった航空エンジン会社向けにチタン-アルミニウム合金タービンディスクを作成しました。
スペアパーツを手元に置いておくコストを削減します。3D印刷により、「-需要製造」が可能になり、スペアパーツの在庫を削減します。ボーイングは、3Dプリントニッケル-ベースの合金ノズルの使用を開始しました。これにより、在庫コストが60％、配送時間が12週間から1週間に削減されました。