Mogu li se posude ili njihove potkonstrukcije proizvoditi putem metalnog 3D štampanja?

1. Tehnička izvodljivost: poenta kada se udružuju aditivne plovila za proizvodnju i pritisak
Metal 3D štampanje čini fizičke dijelove od digitalnih modela slaganjem metalnih pudera ili žica na jedan na drugima. Glavna korist ove metode je da se postaje oko geometrijskih granica standardnih metoda i omogućava integrirano oblikovanje kompliciranih struktura. Ova značajka može u velikoj mjeri poboljšati dizajn tlačnih posuda:
Lagane strukture i integriranje funkcija: Da biste napravili tradicionalne posude pod pritiskom, morate zavariti zajedno komplicirane unutarnje strukture šupljine. Sa 3D štampanjem možete dodati funkcije poput konformnih vodenih kanala za hlađenje i unutarnju jačanje rebra odjednom. Na primjer, Korejski institut za industrijsku tehnologiju (KITECH) koristili su režirani trošak za energetiku (DED) tehnologiju za pravljenje tlačnih plovila od legure od titana. Ova metoda je dozvoljena za veliku - proizvodnja skale promjera 640 milimetara i zapremine 130 litara. Plovila su napravljena zavarivanjem i sastavljanjem dvije hemisferne komponente, a put taloge optimiziran je za kontrolu termičke deformacije. Konačno, niska - testiranje temperature u - 196 stepeni i testiranje visokog pritiska na 330 baru pokazalo je da aditivni štampanje dobro funkcionira u vrlo oštrim uvjetima.
Korištenje materijala i optimizacija troškova: U tradicionalnim metodama, vršenje pritiska zahtijeva rezerviranu naknadu za obradu, što može trošiti do 30% na 50% materijala. Sa funkcijom 3D štampanja "u blizini neto oblika", možete koristiti više od 90% materijala. Shell je udružio sa 3D metalom za upotrebu selektivne tehnologije laserskog topljenja (SLM) za ispis dijelova za cijevi izmjenjivača topline. Ovo smanji vrijeme isporuke od nekoliko tjedana do dvije sedmice i smanjenje troškova za više od 20%.
Brze iteracije i učinjeno - do - Proizvodnja narudžbe: Plodovi pod pritiskom ponekad moraju mijenjati karakteristike dizajna poput debljine zidova i položaja sučelja na osnovu načina na koji se koriste. Tradicionalni ciklusi razvoja kalupa su dugi i skupi . 3 D ispis olakšava brzo mijenjanje dizajna. Na primjer, AML3D je napravio 807 kilograma od metalnog tlaka od 907 kilograma za ExxonMobil koji se može izvršiti u 12 tjedana koristeći tehnologiju proizvodnje žica (WAM), što je 60% brže od tradicionalnih metoda.
2. Slučaj aplikacija: prelazak iz laboratorija u industriju
U zrakoplovnom poslovanju, Plodovi pod pritiskom vrlo su važni dijelovi lansirna vozila i satelita koji se moraju baviti vrlo visokim temperaturama i pritiscima. Kitech-ovi testovi na plovilama tlaka od legure od legure naznačili su da se dijelovi izrađeni DED procesom nisu lako provalili u -196 stepeni, a preostali stres je smanjen za 40% u odnosu na dijelove izrađene tradicionalnim metodama kovanja optimizacijom staze za taloženje. General Electric (GE) također je koristio 3D štampanje za pravljenje plinskih turbinskih noževa, što je rashladni kanali napravili tri puta kompliciraniji i 64% efikasnijim. Ovo je dobar primjer kako konstruirati unutarnje kanale protoka u posudu pod pritiskom.
Shell je počela koristiti 3D štampanje za izradu dijelova cijevi za izmjenjivač topline u petrohemijskoj industriji. To je zato što standardne metode bušenja ne mogu tanke - zidne konstrukcije (sa minimalnom debljinom zida od 0,5 mm). Izgradnja konformnih vodnih kanala također je učinila hlađenje 15% efikasnijim. Partnerstvo između AML3D i EXXONMOBIL-a pokazalo je da se 3D štampanje može koristiti za pravljenje ogromnih posuda pod pritiskom promjerom od 1,5 metara. Njegova tehnika WAM-a radi sa širokim rasponom materijala, uključujući aluminij, titanijum i čelik. To olakšava pravljenje kemijske opreme koja je prilagođena vašim potrebama.
Valourek i ukupno su zajedno radili da naprave 1,2 - metar, 220 kilograma vodene jakne za vodu za pohranu energije pomoću waam tehnologije. Ova tehnologija smanji težinu komponente u polovini u odnosu na standardne dizajne i provjerava kvalitetu zavarenih veza sa 100% radiografskim testiranjem. Ovaj slučaj pokazuje da 3D štampanje može poboljšati strukture potpornih plovila, koristiti manje materijala i raditi bolje u zemljotresima.
3. Performanse materijala: Problemi u sastanku standarda plovila pod pritiskom
Da bi se praktirala plovila, materijali moraju ispuniti zahtjevne standarde za stvari poput snage, tvrdoće, otpornosti na koroziju i stabilnost na niskim temperaturama. Trenutno se većina radnih uvjeta može ispuniti materijalima koji se redovno koriste za 3D štampanje:
TI6AL4V je zajednička legura titana koji se koristi u zrakoplovnom zrakoplovstvu. Ima zatezna čvrstoća 890 MPa, izduženje od 10%, te visoku žilavost čak i na -196 stepeni. Testiranje KITECH-a pokazuje da su posude od legure od legure od legure napravljeni pomoću Ded tehnike ne mijenjaju oblik u oštrim uvjetima i udovoljavaju ASME BPVC standardu.
Nickel - sasnivaju legure poput insonala 718 su jaki čak i na visokim temperaturama od 650 stepeni, čineći ih dobrim za plinske turbinske posude. Nakon termičke tretmana, nikl - legure od legure napravljenih od GE koristeći tehniku ​​SLM-a imali su finu veličinu zrna i 20% veće snage na visokim temperaturama.
Alsi10mg je lagana aluminijska legura (gustoća 2,7 g / cm³) koja se često koristi u posudama pod pritiskom u sektorima automobilskih i elektronike. Ima zatezna čvrstoća od 310 MPa, a toplotni tretman T6 može ga učiniti još jačim, koji ispunjava EN 13445 standard.
Ali anizotropija materijala koji se koriste u 3D štampanju je i dalje problem. Studije ukazuju na to da je snažna snaga komponenata proizvedenih putem SLM metode u vertikalnoj orijentaciji 15% do 20% inferiorna u odnosu na vodoravnu orijentaciju. Da biste se riješili pore i podigli gustoću materijala na više od 99,9%, vrući izostatički pritisak (HIP) mora se obaviti nakon tretmana.