É adequado usar ligas à base de níquel para impressão 3D na fabricação industrial?

As propriedades do material do níquel - baseadas em ligas incluem sua "vantagem natural" de poder trabalhar bem em altas temperaturas.
Níquel - ligas baseadas (tal Inconel 625, Inconel 718, Hastelloy X e outros) podem permanecer fortes e resistir a oxidação e corrosão a temperaturas entre 650 e 1000 graus Celsius. Os principais benefícios de seu núcleo são mostrados em:
Estabilidade a altas temperaturas: quando o cromo (Cr), o molibdênio (MO), o niobio (NB) e outros metais são adicionados ao níquel - ligas baseadas, elas criam um filme de óxido espesso que pode proteger contra a oxidação e corrosão a altas temperaturas. Por exemplo, o Inconel 718 possui uma resistência à tração de 1100 MPa a 650 graus, o que é muito maior que o das ligas típicas de alumínio e titânio.
Resistência à fluência e desempenho da fadiga: níquel - ligas baseadas podem permanecer estáveis ​​sob long - termo alto - carregamento de temperatura devido ao mecanismo de fortalecimento da precipitação da fase '(ni3 (Al, Ti)) e' '' (ni3Nb). A vida útil da fadiga do disco da turbina no motor da aeronave é mais de 20% mais depois de ser feita com impressão Inconel 718 3 D do que com peças forjadas típicas.
Estabilidade química: as ligas baseadas em níquel - são muito resistentes a substâncias corrosivas, como água do mar e gases ácidos. Eles são muito usados ​​em engenharia marítima e equipamentos químicos.
As ligas baseadas em níquel - são ótimas para impressão 3D High - peças de temperatura devido a essas qualidades. Isso é especialmente verdadeiro para fazer estruturas complexas difíceis de fazer com os métodos tradicionais, o que mostra o quão útil eles são ainda mais.
Adaptabilidade do processo: "ressonância técnica" entre a impressão 3D e as ligas baseadas em níquel -
As principais tecnologias, incluindo fluxabilidade do material, controle de estresse térmico e otimização da microestrutura, são necessárias ligas baseadas em níquel 3D -. O presente procedimento convencional atingiu um nível de maturidade em suas aplicações:
Fusão do leito de pó a laser (l - pbf):
Vantagem do processo: muita energia em um pouco de laser espacial pode derreter totalmente o níquel - em pó de liga baseado, fazendo peças com uma densidade superior a 99,5%. Por exemplo, Hunan Huashu High Tech faz dos componentes estruturais aeroespaciais usando l - PBF níquel impresso - baseado em altos - liga de mel em favo de mel em favo de mel que tem 750 × 195 × 1035 mm em tamanho e 100 μm de espessura.
Controle da microestrutura: você pode obter a melhor orientação de grãos e distribuição de fases de precipitação alterando a potência do laser e a velocidade de varredura, entre outras coisas. Usando L - PBF, a tecnologia Avic Maite Aditive possui peças impressas para o drone quadcopter IN718. Após o tratamento térmico, o tamanho da fase '' é o mesmo e a resistência à tração é de 1300 MPa.
3dp: cola de pulverização
Equilíbrio entre custo e eficiência: o método 3DP usa um fichário para unir seletivamente os pós de metal. Depois disso, os pós são degradados e sinterizados para obter o produto final. Isso o torna bom para a produção grande - em escala. Usando a tecnologia 3DP, o EXONE imprime as peças industriais feitas de ligas baseadas em níquel -. Isso economiza 40% em comparação com L - PBF e torna a rugosidade da superfície (RA menor ou igual a 6,3 μm) atende às necessidades das partes funcionais.
Taxa de uso de materiais: A técnica 3DP recupera mais de 95% do pó, o que reduz muito o desperdício de material. O Instituto de Pesquisa de Tecnologia Aeroespacial de Xangai, por exemplo, emprega impelidores de motor de liga de liga cobalto impressos em 3DP, que reduzem os custos de material em 30% em comparação com a fundição tradicional. Um caso de uso comum está passando de "laboratório" para "escala".
A impressão 3D baseada em liga 3D baseada em níquel - foi usada em uma escala significativa em muitas indústrias industriais altas - final. Seu valor é mostrado em melhor desempenho, tempo mais curto e mais liberdade de design.
Aeroespacial: Peças para turbinas: níquel - Blades de turbinas de liga baseadas em Ligina impressa com L - PBF são usadas pela fabricação aditiva de Guangzhou Sailong. Ao melhorar o design dos canais de resfriamento por dentro, a eficiência de resfriamento aumenta 15% e a vida útil das lâminas aumenta 30%.
Parte da estrutura final quente: a NASA emprega uma câmara de combustão feita de GRCOP - 84 liga de níquel de cobre impressa por l-pbf. Essa liga pode lidar com altas temperaturas, o que ajuda a câmara de impulso a trabalhar constantemente a 1200 graus.
Ferramentas energéticas:
A NASA HR - 1 Sala de propulsão térmica nuclear foi feita pela tecnologia Avic Maite Aditive usando o processo LP - Ded (deposição de energia direcionada a laser). Possui um projeto de transição de gradiente de liga de liga e zircônio à base de níquel que pode lidar com níveis muito altos de radiação.
Turbina a gás: a energia da Siemens combina 20 peças típicas em uma usando o níquel impresso em 3D - bocais de queimadores de liga baseados em base. Isso reduz o tempo de montagem em 80% e as emissões de NOx em 20%.
Engenharia Oceanográfica:
Válvula para o mar profundo: 316L Aço inoxidável e níquel - A liga baseada é usada para fazer a válvula durar mais tempo em alta - água do mar. A técnica de impressão 3D composta faz com que duram 15 anos em vez de 5.
Análise econômica: de "alto custo" a "otimização do ciclo de vida inteira"
O níquel - em pó de liga baseado é bastante caro (cerca de 500–2000/kg), mas a impressão 3D faz grandes avanços econômicos das seguintes maneiras:
Economia de custos através da otimização do projeto: o uso da estrutura de otimização da topologia pode reduzir o uso do material em 30% a 50%. Por exemplo, a platina fez um suporte do níquel - liga baseada em um certo tipo de drone que é 45% mais leve e 20% mais rígido, graças a uma estrutura de rede biomimética.
Torne o ciclo de P&D mais curto: geralmente leva de 12 a 18 meses para fazer uma nova lâmina de turbina, mas as tecnologias de impressão 3D e gêmeos digitais podem reduzir esse tempo para 3 a 6 meses. Xi'an Bolite fez um titânio - disco de turbina de liga de alumínio para uma empresa de motores de aviação que levou apenas 45 dias para obter do design e teste.
Abaixe o custo de manter as peças de reposição à mão: a impressão 3D torna "em - exige a fabricação" possível e reduz o inventário de peças de reposição. A Boeing começou a usar o níquel impresso em 3D - bocais de combustível de liga baseado em base, que reduziram os custos de inventário em 60% e os prazos de entrega de 12 semanas a 1 semana.