高-強度合金鋼の3Dプリントに適した産業機器コンポーネントは何ですか？

一、高-強度合金鋼の可能性は3D印刷されます：材料品質とプロセスの利点の組み合わせ
高-強度合金鋼の3D印刷適用性（例えば、マルテンサイト老化鋼18NI300、H13ツールスチール、4140低-合金鋼）は、独特の冶金特性と相乗的加算的製造技術から生じます。
微細構造の制御可能性
3D印刷の「層による層溶融迅速な固化」特徴は、合金鋼の穀物のサイズと方向を積極的に調節する可能性があります。たとえば、選択的レーザー融解（SLM）手順により、18NI300マルテンサイト熟成鋼の穀物がマイクロメートルレベルまで小さくなる可能性があります。これにより、降伏強度は典型的な鍛造方法よりも30％強くなります。中国科学アカデミーの金属研究所は、熱処理プロセスを非常によく調節することで、毛穴が形成され、チタン合金が疲労に対して50％以上耐性を高めるのを止めることができることを発見しました。この方法は、高-強度合金鋼の粒構造を改善するためにも使用できます。
複雑な構造を作る能力
多くの場合、人々は多くの場合、非常に重い負荷を処理できる部品、航空機エンジンのタービンディスク、原子力発電所の圧力容器を処理できる部品を作るために、高い-強度合金鋼を使用します。過去には、製造と溶接は個別に行う必要がありました。ただし、3Dプリントを使用すると、インテリアホローやコンフォーマル冷却チャネルなどの複雑な形を一度に作成できます。 NASAは、3D印刷でロケットエンジンノズルを作成するために、18％クロムと9％モリブデンを備えたニッケル-ベースの合金であるインコール718を採用しています。コンポーネントは、透過性冷却チャネル設計のため、2000度の高温で構造的に健全なままです。これは通常のキャストでは不可能です。
材料の使用とコストの削減
従来の鍛造技術を使用すると、材料の50％から70％のみが使用されますが、3D印​​刷は90％以上を使用できます。たとえば、Arupは3Dプリンティングを使用して、車用のステンレス鋼製金型を製造しています。これにより、各部品の重量が75％削減され、鋼の量が30％、生産の効率が10倍削減されました。 H13ツールスチールのような高-強度合金鋼の場合、1キログラムあたり800元の材料を使用すると、より少ない材料を使用すると、コストが大幅に節約されます。
2、共通のユースケース：高-強度合金鋼を作るための3Dプリントの産業用途
1。航空宇宙：軽量および高-強度航空機のエンジン部品の二重のブレークスルー。プラチナライトは、GH3039ニッケル-ベースの合金を利用して航空宇宙産業に高-温度合金の場合を獲得します。これは、トポロジー最適化設計を使用して20％CRと13％Coを備えています。
宇宙船の構造の一部：Zhang Haiou教授のチームは、「統合されたキャスティング、鍛造、フライス式」3D印刷技術を作成しました。この技術により、C919飛行機の着陸装置と荷重-ベアリング構造を含む、長さ500 cmの長さ500 cmの強度アルミニウム合金部品が高くなりました。このテクノロジーは、同時に鋳造、鍛造、粉砕プロセスを行います。これにより、部品は疲労に対して2倍強くなり、従来の方法と比較して製造時間を60％削減します。
2。エネルギーと化学産業：高温での耐食性と安定性の保証
原子力発電工具：共有機器は、3Dプリント原子力鋼（SA - 508 GR.3低合金鋼など）に接着剤噴霧技術を採用し、事後の高温アイソスタティックプレス（股関節）によって内細孔を取り除きます。コンポーネントは、腐食せずに360度および17.2 MPaに耐えることができ、ASTM A923基準を満たします。これは、典型的な鋳物が3倍長く続くことを意味します。
オイルとガスの抽出：Schlumbergerは、深い-海水掘削プラットフォーム用の3Dプリントコネクタに電子ビーム融解（EBM）テクノロジーを使用します。コネクタは4140低-合金鋼で作られており、1％Crと0.5％Moを備えています。真空印刷は不純物を取り除き、-40度でパーツを50％硬くします。
3。自動車製造：物事を軽量で便利にするための新しい方法
電気自動車のバッテリーパック：ボルボはコールドスプレーメタル3D印刷技術を使用して、バッテリーパックブラケットを作りました。彼らは、H13ツールスチール（5％CRと1.5％Vを備えた）と生体模倣格子構造設計を使用しました。衝撃エネルギー吸収能力が増加し、重量は35％削減されました。これは、電気自動車の衝突安全規制を満たしています。
高性能のエンジン：BMW M -シリーズエンジンのバルブシートリングは、3D印刷されたチタン合金（Ti {- 6AL-4V）で作られています。次に、リングは、表面レーザークラッディングを介してニッケルベースのタングステン炭化物でコーティングされます。標準的な粉末冶金の方法と比較して、部品は900度の温度での摩耗に対して4倍の耐性があり、最後の8倍長い。
3、技術的な問題と可能な解決策：ラボが工場になる前に解決する必要がある重要な問題
高-強度合金鋼の3D印刷は多くの約束を提供しますが、大規模に使用する前に解決する必要がある3つの主な問題がまだあります。
コストと印刷速度の制御
航空エンジンシェルのように、1つの大部分を印刷するのに6〜8時間かかります。機器の減価償却費と粉末のコストにより、製造コストは以前の方法よりも3〜5倍高くなります。 Platinum BLT - S800 Multi -レーザーヘッドパラレル印刷技術は、物事を3倍効率的にすることができ、金属粉末回収技術は原材料のコストを40％削減できます。
残留応力と変形の制御
高-強度合金鋼がすぐに冷却されると、残留応力を引き起こす可能性があり、部品が曲がったり粉砕されたりする可能性があります。 AddupとECM Groupは協力して、インコネル718合金部品の残留応力を70％低下させ、段階的なアニーリングを介して0.1mm未満に変形を維持する熱処理溶液を作成しました（500度断熱材（{7}}程度の老化処理）。
材料の数と種類の増加
Right now, there are only a little over ten mature 3D-printed high-strength alloy steels. These steels are hard to use in really harsh conditions, such very high temperatures (>1200度）および大幅な腐食（湿ったH2S環境のように）。 tic - 18ni300などの新しい金属セラミック複合材料の作成は、材料の限界を押し広げています。純粋な金属よりも50％難しいHRC 65と同じくらい困難になる可能性があります。これにより、深海掘削プラットフォームで摩耗しない部品を作るのに適しています。