Comment appliquer l'impression 3D métallique à la fabrication de composants du système hydraulique?

1. Une percée technologique: de "impossible" à "haute précision"
En ce qui concerne la fabrication de pièces hydrauliques, la partie la plus difficile est la conception des canaux d'écoulement internes. Pour rejoindre les canaux, les méthodes traditionnelles doivent traverser le foret -, mais en raison des limites linéaires du traitement mécanique, les angles droits aigus sont facilement générés lorsque les canaux se réunissent. Cela provoque une turbulence fluide, une perte de pression et des fuites.Impression en métal 3DLa technique dépasse entièrement cette barrière physique en empilant des matériaux les uns sur les autres:
Concevoir le canal de flux pour l'optimisation
Aidro Hydraulics, une entreprise italienne, utilise une technologie sélective de fusion laser (SLM) pour faire du canal d'écoulement interne du bloc de valve hydraulique en une forme incurvée avec des coins arrondis. Cela se débarrasse des angles morts causés par des méthodes plus anciennes. Ce changement réduit la résistance au fluide de 40% et la perte de pression de 25%, et il empêche également la saleté de s'accumuler et de provoquer une défaillance du joint. Par exemple, son bloc de soupape en acier inoxydable 3D - réduit le volume de 60% par rapport aux conceptions standard lors de la régulation d'un cylindre à action unique et du poids de 30 kilogrammes à 5 kilogrammes, ce qui augmente considérablement la flexibilité de fonctionnement.
Un grand pas en avant dans le fonctionnement des matériaux
L'impression métal 3D a permis d'utiliser des matériaux de performance élevés - comme les alliages de titane, les alliages de température nickel - - et les aciers martensitiques dans l'industrie. Le groupe allemand de Liebherrr a créé une partie hydraulique de spoiler en alliage en alliage en alliage en titane imprimé 3D pour l'Airbus A380 qui est 35% plus léger et a une résistance à la traction de 980MPA et une durée de vie de plus de 12 millions de cycles de test. De plus, en améliorant le processus de traitement thermique, la densité des pièces imprimées en 3D peut atteindre 99,5%, ce qui est presque aussi élevé que celui des pièces forgées et est suffisamment fort pour fonctionner dans des systèmes hydrauliques qui fonctionnent à haute pression (plus de 250 bar).
Impression avec plus d'un type de matériau
La nouvelle technologie d'impression 3D Liquid Metal permet de combiner des pièces hydrauliques d'une manière qui fonctionne. Par exemple, vous pouvez fabriquer des corps de valve hydrauliques avec des capteurs construits - qui peuvent surveiller la pression et la température du fluide en temps réel par imprimerie composite faible - Mélange - Point Gallium - Alloys basés et acier inoxydable. Cela offre un support de données hydrauliques intelligent.
2. Changer la façon dont les choses sont faites: du "cycle long" à "l'itération rapide"
Il peut prendre 6 à 12 mois pour concevoir, couler, machine, assembler et tester les pièces hydrauliques typiques. L'impression Metal 3D rend possible la «conception en fabrication» en combinant la conception numérique et la fabrication additive d'une manière qui facilite le développement.
Optimisation légère et topologie
Grâce à l'optimisation de la topologie, l'Université de Pennsylvanie combine 17 parties en une seule structure en utilisant des collecteurs hydrauliques imprimés en 3D en alliage Inconel 718. Cela réduit le poids de 70%. Cependant, l'erreur de précision du canal d'écoulement interne est maintenue à ± 0,05 mm en utilisant la vérification du balayage CT, et elle passe le test de pression 250BAR.
Petite économie par lots
L'impression 3D est 60% moins chère que les méthodes traditionnelles pour fabriquer des pièces hydrauliques personnalisées. Aidro a utilisé l'impression 3D pour fabriquer un collecteur intégré en alliage en aluminium pour les machines agricoles à 50% plus petites et 75% plus légers. Le coût de chaque article n'a augmenté que de 15% et il n'y avait pas de frais d'ouverture de moisissure. Cette technique "sur - manufacturie"
Intégration des fonctions
Aux États-Unis, la puissance du fluide Domin a modifié la valve servo imprimée en 3D pour combiner 20 parties en 3. Cela a réduit le volume de 25% et le poids de 15%. Dans le même temps, le débit nominal augmente de 25% et la quantité de fuite baisse de 20% grâce à l'optimisation du canal interne. Le corps de valve a un contrôleur électronique et un actionneur hydraulique, qui réalisent ensemble une unité intégrée hydraulique électromécanique. Cela facilite la mise en place et la prise en charge du système.
3. Utilisation dans l'industrie: du "laboratoire" à "se mettre à l'échelle"
Le processus de fabrication de l'impression 3D métallique plus commerciale dans la zone hydraulique accélère. Par exemple, dans le champ aérospatial, Airbus et Liebherr travaillent ensemble pour utiliser des pièces hydrauliques en alliage en alliage en titane imprimé 3D dans le système de train d'atterrissage A380, ce qui le rend 3% plus économe en carburant. Le COMAC C919 possède des joints de pipeline hydrauliques en alliage en alliage en alliage en alliage en titane imprimé en 3D qui passent des tests de navigabilité et ont une résistance à la fatigue de 92% des pièces forgées grâce à la technologie de raffinement des grains.
l'industrie automobile
Les pistons en alliage titane imprimés 3D - du véhicule de course RS Porsche 911 GT2 RS ont été optimisés avec des canaux de refroidissement internes pour augmenter la puissance du moteur de 30 chevaux. En outre, les pièces imprimées en 3D pour le système de suspension hydraulique font réagir le châssis automobile 40% plus rapidement, ce qui est nécessaire pour la conduite autonome pour bien fonctionner.
Industries lourdes et énergétiques
Zoomlion a utilisé des blocs de soupape hydrauliques imprimés 3D - sur des grues qui peuvent soulever 3000 tonnes. Cela a rendu les stations de pompage 18% plus efficaces et réduit la consommation d'énergie de 15% en optimisant les canaux. Dans l'industrie nucléaire, les raccords hydrauliques en métal imprimé en 3D ont réussi 100 000 tests à haute pression, ce qui est la quatrième génération des réacteurs nucléaires de génération - doit effectuer dans des conditions difficiles.
4. Défi et avenir: de la «percée technologique» à la «reconstruction écologique»
L'impression métal 3D a beaucoup de potentiel dans l'industrie hydraulique, mais il a encore certains problèmes lorsqu'il s'agit de l'utiliser à grande échelle:
Faire du matériel et des processus
À l'heure actuelle, les données de performances pour les pièces hydrauliques imprimées en 3D sont partout et il n'y a pas un seul système standard pour cela. Par exemple, la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 316L fabriqué à l'aide de la méthode SLM peut changer jusqu'à 20% en raison de variances de la taille des particules de poudre et de la technique de balayage. Pour aider à la conception, une base de données de l'industrie doit être configurée.
Technologie pour le post - Traitement et détection
Les pièces imprimées en 3D ont normalement une rugosité de surface (valeur RA) de 6 μ μm, qui doit être abaissée à moins de 0,8 μm en utilisant le polissage électrolytique ou le micro-broyage afin de répondre aux normes d'étanchéité hydrauliques. En outre, le coût élevé de la tomodensitométrie industrielle (plus de 5000 yuans pour une inspection) rend difficile le maintien de la qualité élevée en grande fabrication.
Travailler ensemble pour trouver de nouvelles idées dans la chaîne industrielle
Le secteur hydraulique doit créer un réseau de fournisseurs d'équipements d'impression 3D, de fournisseurs de matériaux et de développeurs de logiciels. Par exemple, Aidro a travaillé avec l'EOS de l'entreprise allemande pour créer un logiciel de conception de composants hydrauliques spécialisé qui ajoute des algorithmes d'optimisation des canaux à flux aux systèmes CAO. Cela réduit le temps de conception de 70%.