Quels sont les cas typiques d’impression 3D métal dans des machines industrielles lourdes ?

1. Système de propulsion des navires : la révolution de la « fabrication intelligente » des pales de jet-pompe
Contexte de l'affaire : Les hélices de navires constituent la principale source d'énergie des sous-marins et des grands navires. Les pales de ces hélices doivent être capables de gérer des conditions fluides complexes avec une pression élevée et un débit rapide. De grandes presses à forger sont utilisées dans la fabrication traditionnelle, mais en raison des restrictions de taille et de processus de l'équipement, il est difficile de réaliser simultanément des surfaces complexes et des canaux de refroidissement intérieurs.
Percée technologique : l'équipe de Zhang Haiou de l'Université des sciences et technologies de Huazhong a développé la technologie d'impression 3D « Micro Casting and Forging », qui combine les processus de moulage et de forgeage des métaux. Il permet la fabrication intégrée de pales de jet de pompe avec des matériaux additifs et soustractifs grâce à une fusion et un forgeage synchrones. Par exemple, cette technologie réduit le temps nécessaire à la fabrication du propulseur à réaction d'un grand navire de 9 à 3 mois. Il améliore également les propriétés mécaniques des pièces de 30 %, les rend plus précises de 0,5 mm à 0,1 mm et élimine tous les défauts de coulée comme les fissures et les pores.
Valeur pour l'industrie : cette méthode contourne les limites de taille des grosses pièces métalliques, de sorte que les systèmes de propulsion des navires n'ont pas besoin d'utiliser un équipement de forgeage de 10 000 tonnes. Cela réduit considérablement les coûts et les délais de production. Actuellement, les technologies associées sont utilisées sur des porte-avions nationaux, d'énormes navires de transport de gaz naturel liquéfié et d'autres équipements lourds nationaux. Cela aide le secteur de la construction navale à devenir plus intelligent et plus écologique.
2. « Personnalisation rapide » des engrenages solaires pour les équipements de forage pétrolier
Contexte du cas : Le planétaire du train planétaire de l'appareil de forage de Master Drilling doit être remplacé souvent, mais la procédure de coulée habituelle prend trois mois, ce qui rend difficile la réponse aux besoins d'urgence.
Un grand pas en avant technologique : avec le système d'impression 3D Studio de Desktop Metal, vous pouvez imprimer, dégraisser, fritter et traiter thermiquement des engrenages en seulement trois semaines en utilisant la technologie de pulvérisation d'adhésif de poudre métallique. La technique de nitruration au plasma a permis d'obtenir une dureté de surface de 64 HRC, ce qui est bien supérieur aux 45 HRC des pièces forgées. Les délais de livraison ont été réduits de 80 % et les coûts ont en même temps diminué de 60 %.
Valeur pour l'industrie : cet exemple prouve que l'impression 3D métal est plus rentable-plus efficace pour fabriquer de petits lots de pièces personnalisées pour les industries lourdes.. 3La technologie d'impression D peut fournir une production "à la demande", éliminer les dépenses d'inventaire de moules et aider à optimiser les itérations de conception pour les industries dotées de grosses machines et de cycles de maintenance étendus, comme le forage pétrolier et l'exploitation minière.
3. Aérospatiale : nouvelles conceptions de tuyères de fusée utilisant plusieurs matériaux
Contexte du cas : Les systèmes de propulsion de fusée doivent fonctionner à des températures et des pressions très élevées. Les buses traditionnelles n’utilisent qu’un seul matériau, ce qui rend difficile la recherche d’un compromis entre résistance thermique et conductivité thermique.
Percée technologique : InssTek et l'Institut coréen de recherche aérospatiale ont travaillé ensemble pour créer la première tuyère de fusée multi-matériaux au monde utilisant la technologie de dépôt d'énergie dirigée (DED). L'intérieur de la buse est en bronze d'aluminium et comporte des canaux de refroidissement par millimètre. L'extérieur est en Inconel 625, un alliage à base de nickel-, et les pièces d'extension sont en alliage de niobium C-103. L'impression en couches et le traitement thermique permettent à différents métaux de se connecter sans coutures. Des tests de combustion ont montré que le matériau a une résistance de 1 200 MPa et une conductivité thermique 40 % plus élevée.
Valeur pour l'industrie : Multiimpression 3D matérielleLa technologie offre des solutions sur mesure pour le secteur aérospatial, dépassant les contraintes des procédures standard sur les combinaisons de matériaux. Par exemple, Renishaw a fabriqué des manivelles de vélo en alliage de titane pour l'équipe cycliste britannique. Ces manivelles ont une structure interne en treillis qui les rend 30 % plus légères tout en restant solides, ce qui les aide à se battre pour les médailles olympiques.
4. Équipement énergétique : "Fabrication sans moisissure" de récipients sous pression géants
Contexte de l'affaire : La fabrication d'appareils sous pression à l'ancienne-implique l'utilisation de moules et de soudures, ce qui prend beaucoup de temps et peut entraîner des fuites. Une entreprise finlandaise appelée ANDRITZ doit fabriquer des conteneurs en acier inoxydable-résistants aux acides pour le secteur chimique. Les conteneurs doivent mesurer 900 millimètres de largeur et 1 600 millimètres de hauteur. La pression d'essai doit être de 111 bars, même si la pression de conception n'est que de 10 bars.
Percée technologique : Grâce à la technologie de fabrication additive à l'arc (WAAM), un fil d'acier inoxydable résistant aux acides-résistant aux acides est utilisé comme matière première, et un bras robotique guide la fusion à l'arc pour construire le corps du conteneur couche par couche. Vous n'avez pas besoin de moules pour cette technique et elle peut être produite en une semaine. Il a passé le test de la norme EN 13445-3 et a un taux d'utilisation des matériaux de 98 %, soit 40 % supérieur à celui des autres méthodes de soudage.
Valeur industrielle : la technique WAAM est idéale pour le formage quasi--net de grosses pièces métalliques, ce qui réduit considérablement le temps de recherche et de développement des équipements énergétiques. La buse de four à coke à cinq sorties d'ArcelorMittal, par exemple, combine cinq pièces distinctes en une seule pièce imprimée en 3D. Cela réduit de moitié le temps de production de quatre mois à trois semaines et les coûts de maintenance.
5. Automatisation industrielle : impression 3D métallique sans aucune structure de support
Contexte de l'affaire : lorsque vous imprimez du métal en 3D à l'ancienne-, vous devez créer des structures de support pour empêcher la pièce de se plier, mais cela gaspille beaucoup de matériaux et coûte beaucoup d'argent pour finir.
Percée technologique : l'unité de travail de soudage au laser sur laquelle KUKA et HS Automation ont travaillé ensemble permet une « impression sans assistance » en déplaçant simultanément le robot KR IONTEC et la table rabattable. Par exemple, la technologie permet d'imprimer des formes complexes d'une épaisseur de paroi de 2 millimètres à l'aide d'outils en acier inoxydable. Cela réduit la quantité de matériau utilisé de 98 % et le temps nécessaire à la découpe de 75 %. Elle peut également imprimer avec un certain nombre de matériaux différents, comme les alliages de titane et de chrome-nickel-fer.
Valeur de l'industrie : La technologie d'impression non supervisée facilite la fabrication de grandes pièces industrielles, notamment pour la fabrication d'outils, d'équipements spéciaux, etc. Par exemple, Huashu High Tech a produit pour Stark Future un cadre de moto électrique en alliage de titane qui peut être imprimé dans des formats énormes (720 x 420 x 650 mm) à l'aide de solutions de fabrication additive continue (CAMS). Cela rend la production quatre fois plus efficace et réduit les coûts de 30 %.