SLM Solutions ، الشركة الرائدة في تطوير أحدث التقنيات للطباعة ثلاثية الأبعاد بالمعادن ، أكملت مشروعًا لتصنيع منتجات التيتانيوم لصناعة الطيران بحجم 31 × 22.2 وقطرها 21.9 سم.
اليوم هو الجزء الأكبر الذي تم تصنيعه على مادة مضافة SLM 280 مع اثنين من الليزر 400 واط. هذه الآلة هي التي مكنت من طباعة منتج بهذا الحجم في وقت قصير نسبيًا مقارنة بتقنية التصنيع التقليدية.
الحجم القياسي لمنصة التصميم في الطابعات ثلاثية الأبعاد من هذه الفئة هو 250 مم × 250 مم. ومع ذلك ، فإن SLM 280 يحتوي على منصة موسعة بحجم 280 مم × 280 مم ، مما يجعل من الممكن طباعة منتجات أكبر.
بفضل التطورات في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام المعادن باستخدام تقنية
ذوبان الليزر الانتقائية (بما في ذلك التيتانيوم) لتلبية احتياجات صناعة الطيران ، مع الأخذ بعين الاعتبار القوة العالية والوزن المنخفض لهذا المعدن ، أصبحت SLM Solutions واحدة من الشركات الرائدة التي تنفذ طلبات شراء المعدات الأصلية. تمكنت SLM Solutions من التغلب على القيود المرتبطة بحجم غرفة البناء ، والصعوبات الأخرى التي واجهتها في تصنيع منتجات التيتانيوم الكبيرة ، وتواصل تحسين التكنولوجيا في هذا المجال.
عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد لمسحوق التيتانيومكما أوضح مايك هانسن ، مهندس تنفيذي في شركة SLM Solutions North America ، فإن التقدم في
الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام التيتانيوم يعد أمرًا مهمًا بشكل خاص: التيتانيوم معدن شديد الصعوبة ومتصدع بسبب الإجهادات المتبقية العالية ، والتي أصبحت مشكلة خطيرة. "لم تكن هندسة الجزء معقدة بشكل خاص ، ولكن كانت الصعوبة في استخدام هذه التكنولوجيا المضافة لصنع مثل هذا المنتج الكبير من التيتانيوم" ، أشار المهندس.
ساعد نظام حلول SLM المطوّر الحاصل على براءة اختراع والذي يتكون من ليزرين على حل هذه المشكلة. أتاحت معالجة المنتج في منطقة التداخل في وقت واحد من قبل اثنين من الليزر ليس فقط لتسريع عملية الطباعة ، ولكن أيضا لتصنيع منتج أكبر. قامت SLM Solutions باختبار المواد في منطقة التداخل ، مما أكد أنه لا يوجد فرق في جودة المواد بين المساحات المطبوعة بواسطة ليزر واحد والمناطق الموجودة في منطقة التداخل التي طبقتها الليزران بالتناوب. أجرى مهندسو SLM Solutions عدة تكرارات لإعداد الملف وطباعة عدة عينات اختبار للتأكد من اكتمال المهمة. احتاج العميل إلى طريقة لتصنيع هذا المنتج ، مما سيوفر التكاليف والوقت ، بالإضافة إلى
تقليل الوزن .
يقول هانسن: "هذا المنتج مميز لحجمه وحقيقة أنه مصنوع من التيتانيوم في ستة أيام ونصف دون انقطاع في عملية الطباعة". "إن قدرة الطابعة SLM ثلاثية الأبعاد على العمل لفترة طويلة دون الحاجة إلى تنظيف أو صيانة أخرى أمر في غاية الأهمية بحد ذاتها."
على الرغم من أن تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد عادة ما تجذب الانتباه مع قدرتها على إعادة إنتاج هندسة فريدة ، فإن هذا المنتج لصناعة الطيران لم يكن صعبًا بشكل خاص من وجهة النظر هذه. ومع ذلك ، لن يكون من الممكن الحصول على جزء من التيتانيوم بهذا الحجم في مثل هذا الوقت القصير باستخدام تكنولوجيا تصنيع الآلات التقليدية.
تستغرق عملية التصنيع بالقطع التقليدي عدة أسابيع
"إن
تكنولوجيا التصنيع المضافة ليست ملزمة بالقيود المفروضة على الأدوات والأدوات التقليدية للماكينة ، لذلك يمكننا إنشاء المزيد من الأشكال العضوية ، وتقلص بشكل كبير الدورة الكاملة لتصميم وتطوير المنتجات المهمة لصناعة الطيران".
وعلق Richard Grylls ، MD في علم المعادن ، رئيس التنفيذ ، و CTO لحلول SLM في أمريكا الشمالية ، قائلاً: "نظرًا لحجم المنتج ، فإن عملية التصنيع باستخدام الآلات التقليدية ستستغرق عدة أسابيع ؛ ومع ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى أربعة أو خمسة تعديلات. وبعبارة أخرى ، ستكون هذه عملية مكلفة للغاية. سيستغرق الأمر وقتًا أطول لتصنيع منتج
باستخدام تقنية الصب ، حيث سيتطلب ذلك معدات ، وقد تستغرق عملية تصنيعه ستة أشهر. بالإضافة إلى ذلك ، المعدات التقليدية لديها تكلفة عالية. لقد أكملنا المهمة بشكل أسرع بكثير ، على الرغم من أن تكلفة المنتج كانت أعلى. ومع ذلك ، نظرًا للوقت الذي تم توفيره ، فهذه التكاليف لها ما يبررها بالنسبة لمنتج مهم بهذا الحجم.
التوربينات مجداف المطبوعة على وحدة مضافة SLM 280HLحققت SLM Solutions نتائج رائعة من حيث
سرعة الإنتاج والجودة والكثافة للمنتج النهائي. أشار هانسن إلى أن "تلبية متطلبات الجودة الصارمة والمواصفات الفنية للمواد عند استخدام التيتانيوم في الصناعات الخاضعة للتنظيم الصارم مثل صناعة الطيران والسيارات يتطلب العديد من اختبارات المواد وتحسين المعلمة لضمان حصول العميل على ما يحتاج إليه بالضبط ".
متطلبات مراقبة الجودة في
صناعة الطيران واسعة للغاية: للتحقق من المنتج للكشف عن الفراغات أو المسامية ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام طريقة اختبار غير مدمرة مثل التصوير المقطعي المحوسب ، ولكن يمكن للعميل اختيار الاختبار المدمر وقطع المنتج. يقول هانسن: "لقد أجرينا أولاً اختبارًا غير مدمر للمنتج ، ثم اختبرناه في ظروف قريبة من الواقع ، وتثبيت المنتج على المحرك واستكشاف المصدر قبل تدميره".
مع تطور تقنية التصنيع المضافة ، تشهد SLM Solutions زيادة في الطلب على حلولها. ومع ذلك ، يتم تحسين المواد وعمليات التصنيع بسرعة كبيرة بحيث لا تتماشى المعايير معها. وأضاف هانسن: "نحن نتعامل بشكل متزايد مع الشركات التي تستخدم التقنيات التقليدية ، لكننا نسعى جاهدين لزيادة سرعة الإنتاج مع الحفاظ على الجودة وتريد الاستفادة من الصناعات المضافة". "هذه الصناعة تتغير حرفيًا كل يوم وتتطور بسرعة كبيرة ، لكننا نشهد فجوة بين وتيرة تطوير تقنيات التصنيع المضافة وقدرة بعض الصناعات ، ولا سيما الفضاء والسيارات ، على التصديق على مواد وتقنيات جديدة بنفس السرعة".
أبعاد المنتج: 31 × 22.2 سم ، وقطره 21.9 سم
المواد: Ti64
مدة الطباعة: 6.5 يوم
تركيب إضافي: SLM 280 مع اثنين من 400 W الليزر