Dilema tradicionalnih proizvodnih procesa
Tradicionalna izrada komponenti otpornih na visoke temperature, poput lijevanja, kovanja i mehaničke obrade, ima značajna ograničenja. Tehnologija lijevanja sklona je oštećenjima kao što su poroznost i skupljanje prilikom izrade visokotemperaturnih otpornih komponenti sa složenim oblicima. Ovi interni nedostaci mogu smanjiti čvrstoću i visoku temperaturu otpornosti komponenata, što može dovesti do preranog kvara u visokoj temperaturnom okruženju. Uzimanje komponenta komore za sagorijevanje na plinskim turbinama kao primer, njihovi su oblici složeni i unutra su složeni rashladni kanali. Tradicionalni procesi lijevanja teško je precizno kontrolirati oblik i veličinu kanala, koji utječu na efekt hlađenja i povećava rizik od oštećenja komponente na visokim temperaturama.
Iako tehnologija kovanja može poboljšati gustoću i snagu komponenti, izuzetno je teško forsirati otporne na visoko temperaturu s složenim unutrašnjim strukturama ili nepravilnim nastupima, a brzina upotrebe materijala je niska. Kada se mehanička obrada koristi za proizvodnju rezistentnih komponenti visokog temperature, teško je obraditi materijale sa velikom tvrdoćom i bašom. Nošenje alata je teško, troškovi obrade je visok, a performanse komponenata mogu se smanjiti zbog obradnog stresa.
Jedinstvene prednosti metalnog 3D štampanja u proizvodnji visokotemperaturnih komponenti otpornih na
Proizvodnja sposobnosti za složene strukture
Metalni 3D štampanje temelji se na principu "diskretnog slaganja" i ne zahtijeva kalupe. Može izravno slagati sloj metalnih materijala prema sloju prema računar-akterijskom dizajnu (CAD) modelima koji postižu integrirano oblikovanje složenih geometrijskih oblika i unutrašnjih struktura. Prilikom proizvodnje turbinskih noževa za motore aviona, složeni rashladni kanali moraju biti dizajnirani unutar lopatica kako bi se poboljšali njihov performanse i vijek trajanja u visokotemperaturnim okruženjima. Prilikom izrade takvih lopatica koristeći tradicionalne tehnike, nije samo teško i skupo za obradu, već i teško precizno kontrolirati oblik i veličinu rashladnih kanala. Metalni 3D štampanje može lako postići jednokratno oblikovanje složenih rashladnih kanala, uz preciznu kontrolu parametara kao što su kanalni prečnik i radijus savijanja i greške u vrlo malom rasponu, značajno poboljšavajući efekt hlađenja i visoke temperaturne otpornosti lopatica.
Optimizacija performansi materijala
Metal 3D tehnologija štampanja može precizno kontrolirati sastav i mikrostrukturu materijala na temelju specifičnih zahtjeva otpornih na visoko temperaturne komponente. Tijekom postupka štampanja, prilagođavanje parametara ispisa kao što su laserska snaga, brzina skeniranja, debljine sloja itd. Može utjecati na mikrostrukturu metalnih materijala i optimiziranje njihovih svojstava. Na primjer, u proizvodnji od legura visoke temperature, veličina zrna legura može se procijeniti kontrolom parametara ispisa, poboljšavajući snagu i otpornost na visoko temperaturu materijala. Istovremeno, razni metalni ili legurni puderi mogu se miješati i ispisati za proizvodnju komponenti otpornih na visoke temperature s gradijentnim ili kompozitnim svojstvima, ispunjavajući potrebe korištenja različitih dijelova pod različitim temperaturama i stresom.
Brzo dizajn i iteracija
Brzi dizajn iteracije su ključne u procesu razvoja visokotemperaturnih komponenti za energetsku opremu. Prema tradicionalnim proizvodnim procesima, često traje dugo vremena da se proizvodi izrađuju i prototip proizvedeni, a nakon otkrivanja dizajna, troškovi obnovljenog i testiranja prototipa je visok i ciklus je dug. Metalna tehnologija 3D štampanja može brzo pretvoriti digitalne dizajne u fizičke prototipove, uvelike skraćivanje ciklusa proizvodnje prototipa. Osoblje za istraživanje i razvoj može brzo optimizirati i modificirati dizajn na temelju rezultata ispitivanja i ponovo ispisati nove prototipove za provjeru. Ovaj brzi iterativni proces dizajna omogućava brže otporne na temperaturu da se brže prilagođavaju potražnji tržišta i tehnološkim trendovima, ubrzavajući pokretanje novih proizvoda.
Praktični primenski slučaj metalnog 3D štampanja u proizvodnji visokotemperaturnih otpornih komponenti za energetsku opremu
Polje nuklearnog energije
U nuklearnoj reaktoru, neke ključne komponente trebaju vrlo dugo raditi u visokoj temperaturi i jakog zračenja. Metalna tehnologija 3D štampanja može se koristiti za proizvodnju komponenata mehanizma upravljačkog šipka za nuklearne reaktore. Ove komponente imaju složene oblike, a tradicionalni proizvodni procesi su teško osigurati njihovu preciznost i performanse. Kroz metalni 3D štampanje, složene strukture komponenti mogu se precizno proizvesti, poboljšati njihovo brtvljenje i pouzdanost i osiguranje sigurnog i stabilnog rada nuklearnih reaktora. Istovremeno, za neke zastarjele nuklearne reaktore koji su isključeni, metalni 3D štampanje može proizvoditi rezervne dijelove otporne na visoke temperature na temelju izvornih dizajnskih podataka, produžiti radni vijek reaktora i smanjiti operativne troškove preduzeća.
Polje solarnog energije
U solarnim sistemima za proizvodnju toplotne energije, sakupljači trebaju efikasno prikupljati i prenijeti solarna energija na visokim temperaturama. Metal 3D tehnologija ispisa može se koristiti za proizvodnju ključnih komponenti otpornih na visoke temperature, kao što su cijevi za apsorbiranje topline. Optimiziranjem konstrukcijskog dizajna cijevi za apsorpciju topline, poput dodavanja unutarnjih struktura turbulencija, efikasnost prijenosa topline može se poboljšati cijev za apsorpciju topline. Metal 3D štampanje može precizno proizvoditi ove složene strukture apsorpcije cijevi za topline i mogu prilagoditi cijev za apsorpciju topline različitih oblika i veličina prema potrebama različitih solarnih sistema za proizvodnju energije, poboljšavajući performanse cjelokupnog softverskog sistema za proizvodnju električne energije.
Petrohemijska industrija
U petrohemijskoj opremi, mnoge komponente trebaju raditi u visokoj temperaturi, visokog pritiska i korozivnim okruženjima. Na primjer, cijevi za grijanje u rafinerijama moraju imati dobru otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju. Metal 3D tehnologija ispisa može proizvoditi cijev za grijanje sa posebnim unutarnjim konstrukcijama i površinskim premazima, poboljšavajući njihovu visoku temperaturu i otpornost na koroziju. U međuvremenu, optimizacijom strukturnog dizajna cijevi peći, raspodjela tekućine unutar peći može se poboljšati, može se poboljšati efikasnost grijanja, a potrošnja energije može se smanjiti.