Problèmes avec les façons traditionnelles de faire les choses
Le casting, le forgeage et le traitement mécanique sont quelques-unes des façons traditionnelles de faire des choses qui ne fonctionnent pas bien pour faire des pièces compliquées. La technique de coulée peut faire des pièces avec des géométries compliquées, mais les failles comme la porosité et le rétrécissement sont courantes tout au long du processus de coulée. Ces défauts peuvent réduire la qualité et les performances des pièces. De plus, pour certaines parties qui ont des structures internes et des murs complexes qui sont très différents en épaisseur, il est difficile de s'assurer que le métal fondu les remplit uniformément pendant le processus de coulée, ce qui conduit à un taux de ferraille élevé. La technologie de forgeage peut rendre les matériaux métalliques plus forts et plus stricts, mais il est difficile de fabriquer des pièces avec des structures internes compliquées. La plupart du temps, il n'est utilisé que pour faire des blancs avec des formes simples qui auront besoin de beaucoup de traitement mécanique à l'avenir. La coupe, le broyage et d'autres processus sont utilisés dans le traitement mécanique pour former des matières premières dans la forme souhaitée. Mais pour certaines pièces avec des surfaces compliquées, des cavités internes ou des structures inégales, le traitement est très dur et souvent même impossible.
L'idée de base derrière l'impression en métal 3D pour faire des conceptions compliquées
L'idée derrière l'impression en métal 3D, parfois appelée fabrication additive, est un empilement discret. Il utilise un logiciel de conception (CAD) d'ordinateur - pour fabriquer des couches et des coupes dans le modèle 3D, qui crée un ensemble de profils de section 2D Cross -. Ensuite, sur la base des informations de profil de section Cross -, les machines d'impression en métal 3D utilisent des poutres d'énergie élevées -, y compris des lasers et des poutres d'électrons, pour faire fondre et empiler la poudre métallique ou la couche de fil par couche. Cela fait trois pièces solides dimensionnelles -.
Cette façon de faire des choses de couche par couche permet à l'impression 3D métallique de fabriquer des formes compliquées difficiles à fabriquer avec d'autres méthodes. Par exemple, il peut faire des pièces avec des chambres intérieures, des voies d'écoulement complexes, des surfaces inégales et des architectures topologiquement optimales. Lors de l'impression, les matériaux métalliques sont en couches précisément là où ils doivent être, sans se soucier des restrictions des méthodes traditionnelles comme la fabrication et la coupe de moisissures. Cela donne aux concepteurs beaucoup plus de liberté lorsqu'il s'agit de concevoir des composants.
Situations dans le secteur de l'énergie où la conception compliquée des composants est utilisée
Parties d'une turbine à gaz
Les turbines à gaz sont des outils très importants dans le secteur de l'énergie, car leur fonctionnement détermine l'efficacité de l'énergie générée et utilisée. Les turbines à gaz ont des lames de turbine qui doivent effectuer une pression très chaude, très élevée -, et des réglages rotatifs très rapides -. Les méthodes de fabrication traditionnelles ont du mal à répondre aux besoins de conception de leurs canaux de refroidissement compliqués et de leurs structures optimisées. La technologie d'impression 3D métallique peut être utilisée pour fabriquer des lames de turbine avec des géométries creuses internes complexes. Il est possible de faire ces lames avec de petits canaux de refroidissement à l'intérieur. Cela permet de refroidir l'air étalé plus uniformément sur la surface de la lame, ce qui abaisse la température à laquelle les lames fonctionnent et les font durer plus longtemps et fonctionnent mieux. Dans le même temps, l'impression 3D peut également aider à améliorer les formes de lame en appliquant des concepts biomimétiques pour construire des structures de surface de lame. Cela peut faire en sorte que les turbines à gaz fonctionnent mieux en réduisant la résistance du flux d'air.
Parties de l'énergie nucléaire
Certaines parties importantes de l'énergie nucléaire doivent travailler de manière fiable pendant longtemps dans des conditions à des températures élevées, des pressions élevées et des rayonnements forts. Cela met beaucoup de stress sur la structure et les performances des pièces. Par exemple, le revêtement de carburant et les mécanismes d'entraînement des tiges de contrôle dans les réacteurs nucléaires doivent être façonnés et construits d'une certaine manière pour s'assurer que les réactions nucléaires fonctionnent en toute sécurité et efficacement. La technologie d'impression 3D métallique peut fabriquer des pièces nucléaires avec des structures internes complexes et des traitements de surface spécifiques. L'amélioration de la conception structurelle des pièces peut les rendre plus stables et résistantes à la corrosion dans les situations avec rayonnement. Dans le même temps, l'impression 3D peut rendre les pièces plus légères, rendre les réacteurs nucléaires plus petits et plus légers et faire fonctionner les systèmes d'énergie nucléaire mieux dans l'ensemble.
Pièces pour fabriquer l'électricité thermique solaire
La production d'énergie solaire est un moyen d'utiliser l'énergie solaire pour fabriquer l'énergie thermique, qui est par la suite transformée en énergie électrique. Le collecteur est l'une des parties les plus importantes des systèmes de production d'énergie solaire, et sa conception a un impact direct sur la façon dont l'énergie solaire est collectée. En raison de la façon dont ils sont fabriqués, les conceptions de collection traditionnelles ne peuvent souvent pas avoir de structures optiques sophistiquées ou des conceptions qui fonctionnent bien pour l'échange de chaleur. L'impression métal 3D peut fabriquer des pièces pour les collectionneurs avec des surfaces et des microstructures complexes. Ces parties peuvent mieux concentrer la lumière du soleil et faciliter la récolte de l'énergie solaire . 3 D L'impression peut également rendre les canaux d'échange de chaleur du collecteur plus efficaces, ce qui améliore les performances globales du système.
Les avantages de l'impression en métal 3D pour faire des conceptions compliquées
Beaucoup de liberté dans la conception
L'impression métal 3D permet aux concepteurs d'utiliser leur imagination pour créer des structures de composants plus compliquées et optimales car elle ne limite pas la forme et la structure de composants comme la fabrication traditionnelle . 3 d La technologie d'impression facilite la création de chambres intérieures, de routes de débit complexes et de surfaces inévitables. Ce type de liberté de conception permet à l'énergie de fabriquer des équipements qui utilisent moins d'énergie, fonctionnent mieux et sont meilleurs pour l'environnement.
Réduire le temps nécessaire pour faire de la R&D
Dans la fabrication traditionnelle, la fabrication de pièces complexes prend beaucoup de temps car vous devez concevoir des moules, puis passer par un tas d'étapes ennuyeuses comme fabriquer les moules, les tester et les changer. Cela rend le cycle de recherche et de développement long. La technique d'impression en métal 3D n'a pas besoin de moules et peut fabriquer des prototypes de pièces directement à partir de modèles de conception. Les concepteurs peuvent apporter des modifications et des améliorations aux pièces plusieurs fois en peu de temps. Cela réduit le temps nécessaire pour effectuer la recherche et le développement et accélère la sortie de nouveaux produits.
Réduire les coûts de fabrication des choses
L'équipement d'impression 3D en métal coûte beaucoup pour acheter au début, mais il peut économiser de l'argent sur les matériaux et les processus de traitement, et il peut également réduire le coût de fabrication de pièces compliquées. Lors de la fabrication de pièces compliquées en utilisant des méthodes traditionnelles, de nombreuses matières premières doivent être coupées, ce qui gaspille les matériaux. En empilant des matériaux de couche par couche, la technologie d'impression 3D fait une meilleure utilisation des matériaux . 3 d L'impression peut également faire de petits lots et des éléments personnalisés, ce qui permet d'éviter la pression d'avoir trop d'inventaire et la possibilité de coûts plus élevés qui accompagnent la production traditionnelle de grande -.
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