スペアパーツの断層予測とインテリジェントな製造における金属3D印刷の見通しは何ですか？

一、障害予測：パッシブメンテナンスからアクティブディフェンスへの変更
従来の機器の故障予測は、手動検査と経験的判断に依存しているため、動作条件が複雑な場合は非線形障害モードに対処することが困難です。モノのインターネット、デジタルツイン、および人工知能はすべて、金属3D印刷技術と協力して、「認識分析決定-作成」と呼ばれるインテリジェントな予測システムを作成しています。
1。リアルタイムでの監視と欠陥の警告
米国のLLNL国立研究所は、溶融プールの熱放射に目を向けるために、フォトダイオード、ピロメーター、および熱イメージャーを使用する金属3Dプリンティングリアル-時間欠陥検出システムを作成しました。 Multi -物理フィールドシミュレーションで使用すると、精度が94％を超える格子柱の断層が予想されます。この技術は、航空エンジンブレードの印刷プロセスに注目するために使用されています。典型的なCTスキャンの数時間からミリ秒までの欠陥を見つけるのに時間がかかり、問題を早期に修正することが可能になります。
中国の上海ジアオトン大学チームは、高-スループットシミュレーションを使用して、入力エネルギー密度と多孔性の間に関係グラフを作成しました。彼らはまた、レーザーパウダーベッド溶融（LPBF）プロセスでポア欠陥を発見することができる機械学習-ベースの細孔予測モデルを作成し、航空宇宙部品の疲労寿命を30％以上増加させます。
2。寿命とデジタルツインのモデリング
Siemensのような企業は、デジタルツインテクノロジーを採用して、3D印刷部品の仮想モデルを作成しています。これらのモデルは、ストレス、温度、振動などに関する実際の-時間情報を示しています。たとえば、ある航空メーカーは、米国で作られた巨大な飛行機のためにチタン合金から構造部品を作成しました。デジタル双子を使用して、激しい動作状況下で疲労亀裂の経路をモデル化しました。これにより、メンテナンスサイクルは「通常のメンテナンス」から「オン-需要交換」に変更され、スペアパーツの在庫費用が40％削減されました。
米陸軍研究所（ARL）は、センサーを3D {-印刷されたマルテンサイト鋼部品に入れ、機械学習を使用して摩耗データを調べ、部品がどれだけ続くかを予測します。また、エラー率を5％未満に保ちます。この方法は、軍用ヘリコプターのギアボックスシステムがいつメンテナンスを必要とするかを予測するために使用され、計画外のダウンタイムを60％削減します。
3。いくつかの情報源からの事実を組み合わせて、賢明な決定を下す
Platinum Technologyのインテリジェントプロセスライブラリは、AIアルゴリズムを使用して、100,000セットの材料パラメーターと機器の機能、環境、過去の障害に関するデータと組み合わせることにより、最適な印刷ソリューションを見つけます。たとえば、特定の自動車メーカーのエンジンシリンダーブロック印刷では、システムがレーザーパワーとスキャンパスを自動的に変更します。これにより、熱応力が8％から0.3％に引き起こされる亀裂速度が低下します。また、重要な部品の疲労限界を予測し、壊れる前に高い-リスク部分を交換するタイミングをユーザーに伝えます。
2、スペアパーツのスマートな製造：在庫が多すぎることから、必要なときにのみ物事を作ることへの変更
大きな在庫と長い-用語開発が必要なため、従来の交換部品の生産でパーソナライズされた緊急のニーズに対処することは困難です。 Metal 3D Printingの「分散型製造」機能とクラウドプラットフォーム、スマートサプライチェーンは、「ローカル印刷とグローバル流通」からスペアパーツが新しいパラダイムに作られる方法を変えています。
1。オンデマンドと迅速な応答の印刷
LIM - x650Hレーザープリンターは、マルチ{-レーザーコラボレーションテクノロジーを使用し、エンジン用の燃料ノズルなどの大きな航空機のスペアパーツを生産できます。特定の航空会社が、遠隔空港にポータブル3Dプリンターを設置しました。クラウドから設計ファイルを取得し、現場で損傷した油圧バルブ本体を印刷します。これにより、メンテナンスサイクルは通常の2週間から8時間に削減され、スペアパーツの出荷コストが90％削減されます。
医療業界では、3D Systemsは金属3Dプリントを使用して、整形外科患者向けのユニークな股関節インプラントを作成しています。彼らはAIアルゴリズムを使用して生体模倣設計を改善します。これにより、インプラントが6か月から3か月に骨と統合するのにかかる時間が削減されます。患者スキャンデータをクラウドにアップロードした後、世界中のあらゆるノードの3D印刷メーカーが即座に物を作ることができます。
2。新しい素材とパフォーマンスのカスタマイズ
金属3Dプリントは、多様な職場環境に適合するために、高エントロピー合金や勾配材料など、新しい粉末がどのように作られるかを変えることができます。中国科学アカデミーは、羊科の高エントロピー合金を作成しました。 3D印刷のおかげで均一な組成分布があり、3.5％NaCl溶液で典型的な316Lステンレス鋼と同じくらい速く1/5を腐食させるだけです。オフショア風力タービンベアリングシートを再製造するために使用されており、現在は5年以上続くことができます。
Broadcom Precisionの3D -印刷されたダイ-鋳造金型インサートは、衝撃靭性、耐摩耗性、収量の点で以前の方法よりもはるかに優れたローカル補強設計を使用します。ある自動車会社は、この技術を採用して、アルミニウム合金ホイールハブ用の金型を作りました。これにより、金型は20,000倍長く続き、各ユニットのコストを35％削減しました。
3。循環経済とグリーン製造
トポロジを最適化し、材料の廃棄物を削減することにより、金属3Dプリンティングは、スペアパーツを大いに作るという二酸化炭素排出量を削減します。たとえば、Platinum Technologyは、格子設計のために60％軽く、80％少ない原料を使用した航空会社向けのエンジンブラケットを作成しました。粉末スクリーニングと再生システムの使用は、金属粉末の回収率が95％を超え、生産中の資源の損失を削減します。
Zhongke Quantum Laserは、3D印刷技術を使用して、メンテナンスのために新しいクリスタリザー銅板を作成します。廃棄された銅板の表面に摩耗した層をレーザーして固定すると、それらを1〜7倍長くすることができます。これにより、鉄鋼会社はスタンバイ損失の50％以上を節約し、年間1000トン以上の二酸化炭素排出量を削減します。
3、将来の傾向：テクノロジーの組み合わせから環境の再構築まで
Metal 3Dプリンティングは、単一の技術的成果から、スペアパーツの故障予測とスマートな製造のために業界チェーン全体が使用することに移行しています。今後5年間で、業界は次の傾向を示します。
テクノロジーの統合：AIアルゴリズムにより、印刷パスの計画がさらに向上し、「自己センシング、自己修理、自己最適化」インテリジェント印刷を作成します。デジタルツインとブロックチェーンテクノロジーを使用して、スペアパーツ用のフルライフサイクルトレーサビリティシステムを作成します。
アプリケーションを使用する方法：航空宇宙と自動車の製造を超えて、エネルギー、エレクトロニクス、建設などの産業を含めます。たとえば、3D印刷は、原子炉の維持のために現場で高温と放射線を処理できる複雑な構造部品を作成することができます。 5Gベースステーションを構築するために、3D印刷をカスタマイズして、非常に高い精度で熱散逸モジュールを作成できます。
ビジネスモデルのイノベーション：現在、クラウド製造プラットフォーム、印刷ボリュームに基づく請求、機器のリースなど、新しいアプローチがあります。たとえば、企業は「3D Print -が{- a {-サービス」（3DPAAS）プラットフォームを開始しました。これは、世界中の設計リソースと特定の領域の製造ノードをリンクしています。ユーザーは、アプリを使用してニーズをアップロードし、デザインから配信まで、必要なすべてのヘルプを取得できます。
完全な標準システム：中国は、材料や機器のパフォーマンスをテストするなど、いくつかの世界的な標準を作成することにおいて先導しました。これは、セクターが標準化された方法で成長するのに役立ちました。たとえば、航空宇宙産業における積層製造のための耐空性認証ケースの増加は、会社の中心で生産性を高める技術の大きな前進です。