L'impression métal 3D peut-elle être utilisée pour la remise à neuf des pièces d'équipement industriel?

1. Une percée technologique: un saut de "réparation" à "renaissance"
Le principal avantage de l'impression 3D métallique est qu'il peut fixer des conceptions géométriques complexes avec une grande précision. Par exemple, la remise à neuf standard des lames de turbine du moteur aéronautiques nécessite un soudage manuel pour réparer les dommages à la couche de barrière thermique. Cette procédure peut facilement provoquer une concentration de contrainte thermique, et la lame réparée ne peut durer que 60% tant que la conception d'origine. Platinum Technology Co., Ltd. utilise la technologie sélective de fusion laser (SLM) pour imprimer et fixer avec succès les trous de refroidissement du film de bord d'attaque des lames de turbine en modifiant l'intensité du laser et le chemin de balayage. Les lames réparées ont connu 2000 cycles thermiques à une température élevée de 1150 degrés sans fissures ni décollage du revêtement. Par rapport aux procédures précédentes, la durée de vie était de 40% de plus et le cycle de réparation a été réduit de 30 jours à 72 heures.
Pour résoudre le problème des fissures de fatigue dans les parties essentielles des bogies de rail de vitesse élevés -, le CRRC a créé une technologie de remise à neuf basée sur la fusion du faisceau d'électrons (EBM). Une structure de résistance à gradient est imprimée sur le site de fissure en obtenant un modèle numérique précis de la zone de fissure grâce à la balayage 3D et en le combinant avec une conception d'optimisation de topologie. Cela donne à la zone de réparation une résistance à la fatigue de 92% du matériau de base, tandis que la réparation traditionnelle du soudage ne peut que récupérer 75%. Cette méthode a été utilisée pour corriger CR400AF HIGH - Bogies de train à vitesse par lots, réduisant le coût de réparation de 65% et économise plus de 200 millions de yuans par an en maintenance.
2. Nouveaux matériaux: passer du "célibataire" à "multiple"
La capacité de l'impression en métal 3D à travailler avec différents matériaux est une grande raison pour laquelle il peut être utilisé dans la remise à neuf. Pour divers contextes opérationnels des machines industrielles, les équipes de recherche et développement ont créé une gamme de poudres en alliage spécialisées:
Système d'alliage pour des températures élevées: GE Aviation a fabriqué en poudre d'alliage basée sur 718 nickel - pour les chambres de combustion des moteurs de LEAP. La résistance à la durabilité des pièces imprimées à 650 degrés est supérieure ou égale à 900 MPa, ce qui répond aux conditions de fonctionnement élevées des moteurs d'avion. Ceci est possible car la distribution de taille des particules de poudre (d 50=45 μm) et la concentration en oxygène (<50ppm) are controlled.
Système de matériaux qui ne s'use pas: WC Co Hard Alloy Composite Powder a été fabriqué par l'université Xi'an Jiaotong pour une utilisation dans les pièces d'usure pour les machines d'extraction. Les dents de coupe de la machine à tunneling fabriqués à l'aide de la technologie de frittage sélectif laser (SLS) sont trois fois plus d'usure - résistantes que les pièces forgées régulières et ont une dureté de HRC68. La durée de vie est maintenant de 12 mois.
Système de matériaux légers: le groupe BMW utilise la poudre d'alliage titane TI-6AL-4V pour refaire le boîtier du moteur du véhicule électrique IX3. En optimisant la topologie de la conception, le poids du boîtier est réduit de 35% et l'efficacité de dissipation thermique est améliorée de 22%. Il en résulte une densité de puissance motrice de 6,8 kW / kg, ce qui est le plus élevé de l'industrie.
3. Intégration de processus: passer de "point unique" à "chaîne complète"
L'impression et la restauration modernes de métal 3D ont créé une chaîne technique complète qui comprend «le traitement d'impression de modélisation de détection -».
Un système de détection intelligent: le module NX AM NX AM de Siemens Industrial Software peut combiner des données à partir de scanners laser et de détection de défaut à ultrasons, créer automatiquement des modèles 3D de zones de défaut et obtenir une précision de détection de 0,02 mm, ce qui est 10 fois plus précis que la mesure à la main.
Processus d'impression adaptative: le platine BLT - S800 a un système de collaboration laser multi - qui peut modifier la puissance et la vitesse des lasers dépendants de la forme des éléments. Lorsque vous imprimez un certain type de galerie de guidage de turbine à gaz, le système trouve automatiquement la mince - zone murale (épaisseur<1mm) and lowers the laser power from 300W to 200W. It also speeds up the scanning from 1000mm/s to 1500mm/s to keep the thin-walled area from changing shape by more than 0.05mm.
Post numérique - Traitement: la méthode de traitement Isostatic Pressing (hip) d'Airbus - peut rendre les composants imprimés SLM de plus dense, passant de 99,2% à 99,95%, ce qui se débarrasse des défauts dans les pores internes. Par rapport aux pièces non traitées, la durée de vie de la fatigue des entretoises d'atterrissage A350XWB qui ont été traitées avec la hanche est cinq fois plus longue et est de 98% aussi longtemps que les pièces forgées.
4. Analyse économique: le passage du "coût élevé" à "échelle"
Au fur et à mesure que le taux de localisation des équipements augmente et que le coût des matériaux diminue, l'impression en métal 3D la remise à neuf est devenue plus viable économiquement et a gagné un avantage sur ses concurrents.
L'optimisation de la structure des coûts: un projet de remise à neuf pour un certain bloc de cylindre de moteur de voiture montre que le coût d'une seule pièce fabriquée avec le processus de forgeage et d'usinage traditionnel est de 1200 yuans, tandis que le coût d'une seule pièce fabriquée avec le processus d'impression SLM est de 850 yuans. Le coût des matériaux de poudre est passé de 60% à 45%, tandis que le coût de l'amortissement de l'équipement et de la consommation d'énergie est passé de 25% à 18%.
Réduire les coûts d'inventaire: Rolls Royce construit un entrepôt numérique imprimé 3D - pour les pièces de rechange de l'aviation, réduisant la valeur de l'inventaire mondial de 4,2 milliards de dollars à 1,8 milliard de dollars et réduisant le temps où les avions des clients sont hors service (AOG) de 72 à 8 heures. Cela permet aux compagnies aériennes de plus de 500 millions de dollars par an en frais d'exploitation.
Effet de l'échelle sur la production: L'équipement de fabrication d'additif (WAAM) BLT- W Platinum - W avec un diamètre de 2,5 mètres qui sont tous moulés ensemble. Le temps nécessaire pour imprimer une seule pièce est de 80% de moins qu'avec la fabrication de processus Multi - typique, et le taux d'utilisation des matériaux passe de 35% à 92%. Cela permet de produire en masse des composants structurels énormes qui ont été remises à neuf.