工業用炉とボイラーの修理における金属3D印刷の役割は何ですか？

1。複雑な構造の修復：伝統的な職人技の物理的制約を超えて
高-温度腐食、熱応力サイクリング、または機械的摩耗は、燃焼室、熱交換管、グレートなどの工業用炉やボイラーの主要部分に局所障害を引き起こす可能性があります。溶接とスプレーは、作業方法によって制約されている従来の修理方法であり、薄い-壁の構造、内部フローチャネル、または不均一な表面などの複雑なジオメトリで使用するのが困難です。たとえば、ボイラースーパーヒーターヘッダーは、動作するために56の正確な蒸気穴が必要です。従来の砂鋳造では、コアを配置する必要がありますが、高温の溶融鉄はコアを動かすことができ、穴の位置が動きすぎます。その後、ハンドドリルの修正が必要であり、それには多くのお金がかかり、多くの時間がかかります。
-レイヤースタッキングの生産によるデジタルモデリングとレイヤー- -は、金属3Dプリントテクノロジーでこの課題を完全に解決しました。ボロキャスティングカンパニーは、3Dサンド印刷技術を使用して、英国のタイリー蒸気機関車修理プロジェクトで14時間から3.5時間に過熱器ヘッダーの金型をまとめるのに時間を削減しました。これにより、支出の67％が節約されました。また、余分な作業なしで一度に56個の蒸気穴を作ることができました。このケースは、3Dプリンティングが複雑なコアを正確に配置し、古い手順でのコアの動きから生じる品質の問題を取り除き、トポロジー最適化設計を使用しながら重量を使用して重量を耐えない場所で30％削減することができることを示しています。

2。材料のパフォーマンスのカスタマイズ：非常に厳しい作業状況の修理ニーズを満たす
Industrial furnaces and boilers work in very difficult conditions, and their parts have to be able to handle a lot of stress, like high temperatures (>1000 °C), high pressures (>10MPA）、酸化、腐食。ニッケル-ベースとコバルト-ベースの合金は、高温で安定した従来の修理材料の例です。ただし、耐摩耗性や熱衝撃耐性など、多くの品質のバランスを見つけることは困難です。金属3Dプリントは、粉末の作り方を変更し、プロセスパラメーターを制御することにより、材料の特性を正確にカスタマイズできます。
たとえば、航空機のエンジンタービンブレードを固定する場合、粉末粒子サイズ分布（d 50=45μm）と酸素含有量（酸素含有量）を制御することにより、プラチナテクノロジー企業によって作られたIN718ニッケル-ベースの合金粉末をベースにします。<50ppm), along with selective laser melting (SLM) technology, achieves a persistent strength of ≥ 900MPa at a high temperature of 650 ℃, meeting the extreme working conditions requirements of aircraft engines. Xi'an Jiaotong University developed the WC Co hard alloy composite powder for use in boilers. It is printed on the cutting teeth of a tunnelling machine using laser selective sintering (SLS) technology. It has a hardness of HRC68, is three times more resistant to wear than traditional forged parts, and can last up to 12 months. This kind of material innovation shows that 3D printing may improve the composition and microstructure of materials in a specific way dependent on the specific working conditions of the area being repaired, like temperature gradient and stress distribution. This is called "on-demand repair."
3。プロセス全体のデジタル化：業界の効率モデルの再構築と修正
物事を修正する古い方法には、問題の発見、スペアパーツの取得、機械加工、熱処理など、10以上のステップが必要です。数ヶ月かかり、人間の経験に基づいており、品質の大きな変化につながります。金属3Dプリントテクノロジーの「デジタルツイン+インテリジェント製造」モードは、修理手順を72時間未満に高速化し、プロセス全体に従うことを可能にします。
修理プロセスは、4つのステップに分類できます。
インテリジェント検出：Sick Ranger3 High -速度3Dカメラは、46kHzのフレームレートで0.02mmの46kHzでコンポーネントをスキャンします。亀裂や摩耗のような欠陥のサイズと位置を自動的に見つけます。
リバースモデリング：Geomagic Design Xソフトウェアを使用して、トポロジー最適化手法とともに変更できるCADモデルにポイントクラウドデータを変換して、強力でありながらより少ない素材を使用します。
添加剤の製造：SLMまたは電子ビーム融解（EBM）テクノロジーを使用して、修理層がモデルスライスデータに基づいて印刷されます。各層の厚さは20〜50μmの間で調節でき、マイクロメートル-レベルサイズ制御を可能にします。
post -処理：ホットアイソスタティックプレス（股関節）は内部の毛穴を取り除き、密度を99.95％に上げます。次に、アセンブリの精度基準を満たすために表面研磨が行われます。
Rolss Royceがこの手法を使用して航空機エンジンのスペアパーツを修正すると、世界の在庫価値が42億ドルから18億ドルに削減され、顧客の飛行機が72時間から8時間に空中に戻るのにかかった時間を削減しました。これにより、航空会社は年間5億ドル以上の運用コストを節約しました。