Развітайцеся з працяглымі цыкламі ліцця! Як адытыўная вытворчасць DED вырабляе вялікія металічныя дэталі за адзін тыдзень

Спосаб вырабу буйных металічных дэталяў цалкам змяняецца дзякуючы тэхналогіі DED , якая з'яўляецца рэвалюцыйным змяненнем у свеце прамысловай вытворчасці. Адытыўная вытворчасць метадам накіраванага энергетычнага нанясення (DED) дазволіла завяршыць традыцыйныя метады ліцця ўсяго за адзін тыдзень, у той час як раней на гэта сыходзілі тыдні ці месяцы. Масавая вытворчасць металічных кампанентаў заўсёды была складанай з-за працяглага часу наладкі, складаных патрэб у аснасткі і працяглых перыядаў астуджэння. Гэтая новая тэхналогія вырашае ўсе гэтыя праблемы. Менеджэры па прамысловых закупках у горназдабыўной, авіяцыйнай, аўтамабільнай і энергетычнай прамысловасці выяўляюць, што вытворчасць DED не толькі скарачае час вытворчасці, але і забяспечвае лепшыя ўласцівасці металу і больш варыянтаў дызайну, чым традыцыйныя метады ліцця.

Праблема традыцыйных цыклаў ліцця

Праблемы традыцыйных метадаў ліцця з'яўляюцца працяглымі тэрмінамі выканання заказаў і вытворчымі цяжкасцямі, што ўскладняе хуткае вырабленне вялікіх металічных дэталяў. Звычайны метад мае шмат этапаў, якія займаюць шмат часу: выраб мадэлі, падрыхтоўка формы, плаўленне металу, запаўненне, астуджэнне і аздабленне. Кожны этап павялічвае верагоднасць затрымак, якія могуць прывесці да таго, што праект займе тыдні ці месяцы даўжэй, чым планавалася. Паколькі працэсы ліцця займаюць так шмат часу, менеджэры па закупках і вытворцы арыгінальнага абсталявання (OEM) у аэракасмічнай, аўтамабільнай і цяжкай прамысловасці сутыкаюцца з мноствам праблем з вядзеннем свайго бізнесу. Больш працяглыя тэрміны выканання заказаў азначаюць, што кампаніі павінны трымаць больш запасаў бяспекі, каб абараніцца ад змен у ланцужку паставак, што непасрэдна павялічвае выдаткі на захоўванне запасаў. Традыцыйнае ліццё з'яўляецца жорсткім, што абмяжоўвае свабоду дызайну і ўскладняе ўнясенне інжынерных змяненняў або наладу дэталяў без унясення вялікіх змяненняў у інструменты. Уплыў на эканоміку выходзіць за рамкі прамых выдаткаў на вытворчасць. Павольныя тэрміны выканання заказаў абцяжарваюць хуткае прататыпаванне і задавальненне патрэбаў у вытворчасці па патрабаванні, што затрымлівае запуск прадукцыі і прыводзіць да паломкі большай колькасці абсталявання. Калі ў прамысловых умовах ламаюцца важныя дэталі, неабходнасць чакаць замены месяцамі можа прывесці да велізарных вытворчых страт, якія каштуюць значна больш, чым сама дэталь.

Уразлівасці ланцужкі паставак

Традыцыйнае ліццё стварае дадатковыя рызыкі для ланцужкоў паставак з-за залежнасці ад спецыялізаваных ліцейных заводаў, складанага абсталявання і працяглых вытворчых графікаў. Гэтыя ўразлівасці становяцца ўсё больш відавочнымі, паколькі глабальныя ланцужкі паставак сутыкаюцца з перапынкамі з-за розных фактараў, у тым ліку дэфіцыту матэрыялаў, затрымак у транспарце і абмежаванняў магутнасцей.

Як адытыўная вытворчасць DED рэвалюцыянізуе вытворчасць буйных металічных дэталяў

Тэхналогія DED — гэта вялікая змена ў адытыўнай вытворчасці металу. Яна дазваляе вырабляць буйныя дэталі хутчэй і з большай свабодай, чым калі-небудзь раней, выкарыстоўваючы тэхналогію DED . Перадавы працэс, тэхналогія DED, якую ASTM F2792 апісвае як «сфакусаваная цеплавая энергія, якая выкарыстоўваецца для плаўлення матэрыялаў шляхам плаўлення падчас іх нанясення», пазбаўляе ад многіх праблем, якія ўзнікаюць са стандартнымі спосабамі вырабу рэчаў. У асноўным працэсе DED металічны парашок уводзіцца ў сфакусаваны лазерны прамень, пры гэтым атмасфера старанна кантралюецца. Магутны лазер стварае невялікую расплаўленую лужыну на паверхні мішэні. Затым парашок паглынаецца ваннай, утвараючы шчыльныя металічныя адклады. З дапамогай гэтага метаду можна ствараць складаныя трохмерныя формы, якія было б немагчыма або занадта дорага зрабіць звычайнымі метадамі ліцця.

Тэхнічныя магчымасці і прадукцыйнасць

Сучасныя сістэмы DED маюць цудоўныя тэхналагічныя характарыстыкі, якія дазваляюць хутка вырабляць вялікую колькасць дэталяў. Магутнасць лазера ў прамысловых сістэмах звычайна складае ад 1.5 кВт да 12 кВт+. Для дасягнення шырыні нанясення пакрыццяў ад 0.8 мм для дакладных задач да больш за 2.2 мм для задач з высокай прадукцыйнасцю выкарыстоўваюцца валаконныя або дыёдныя лазерныя крыніцы. У ідэальных умовах хуткасць нанясення парашка можа дасягаць 50 г/мін, а пры адытыўнай вытворчасці з дапамогай дроту і дугі — да 10 кг/г. Дзякуючы поўнаму металургічнаму злучэнню паміж напыленымі пластамі і паверхнямі, металургічная сувязь у DED лепшая за звычайныя пакрыцці тэрмічным напыленнем. Хуткасць развядзення застаецца дзіўна нізкай, звычайна ад 5% да 8%. Гэта азначае, што для атрымання патрэбных характарыстык патрабуюцца больш тонкія пакрыцці і менш змешвання асноўных матэрыялаў. Тытанавыя сплавы (Ti-6Al-4V), суперсплавы на аснове нікеля (Inconel 718, Rene 80), сплавы на аснове кобальту, нержавеючыя сталі (316L, 304L), інструментальныя сталі, медныя сплавы і сумесі матэрыялаў з функцыянальным адборам могуць працаваць разам. Дзякуючы такой гнуткасці вытворцы могуць выбіраць найлепшыя матэрыялы для кожнага праекта, не абмяжоўваючыся правіламі традыцыйнага ліцця.

Параўнанне DED з іншымі метадамі вырабу металу: што павінны ведаць пакупнікі B2B

Разуменне таго, як тэхналогія DED параўноўваецца з альтэрнатыўнымі падыходамі да вытворчасці, мае важнае значэнне для прыняцця абгрунтаваных рашэнняў аб закупках. Розныя тэхналогіі прапануюць розныя перавагі ў залежнасці ад патрабаванняў прымянення, аб'ёмаў вытворчасці і спецыфікацый якасці.

DED супраць тэхналогій зліцця ў парашковым ложку

Тэхналогіі парашковага плаўлення ў ложку (PBF), у тым ліку селектыўнае лазернае плаўленне (SLM) і электронна-прамянёвае плаўленне (EBM), выдатна падыходзяць для стварэння складаных унутраных геаметрый і дасягнення высокай якасці паверхні. Аднак гэтыя метады сутыкаюцца са значнымі абмежаваннямі пры вырабе буйных кампанентаў з-за абмежаванняў памеру камеры для вырабу і працяглага часу апрацоўкі буйных дэталяў. Вытворчасць DED пераадольвае гэтыя абмежаванні, выкарыстоўваючы галоўкі нанясення, усталяваныя на шматвосевых рабатызаваных сістэмах або партальных станках, што дазваляе практычна неабмежаваныя аб'ёмы вытворчасці. Хоць тэхналогіі PBF могуць дасягнуць найлепшай якасці паверхні непасрэдна з машыны, DED прапануе больш высокую хуткасць вырабу і большую эфектыўнасць выкарыстання матэрыялаў для буйных кампанентаў, што робіць яе ідэальнай для прамысловага прымянення, дзе хуткасць і маштаб маюць большае значэнне, чым ультратонкія тэкстуры паверхні.

Аналіз выдаткаў і рэнтабельнасць інвестыцый

Усебаковы аналіз выдаткаў выяўляе значныя перавагі тэхналогіі DED у сцэнарах вытворчасці буйных дэталяў. Традыцыйнае ліццё патрабуе значных пачатковых інвестыцый у мадэлі, формы і абсталяванне, якія павінны амартызавацца на працягу ўсёй вытворчасці. DED цалкам выключае гэтыя выдаткі на абсталяванне, што робіць яго эканамічна мэтазгодным для вытворчасці невялікіх аб'ёмаў і адзінкавых кампанентаў. Разлік агульнага кошту валодання павінен улічваць выдаткі на абсталяванне, эксплуатацыйныя выдаткі, эфектыўнасць выкарыстання матэрыялаў і эканомію часу выканання заказаў. DED звычайна дэманструе найлепшую эканамічнасць для кампанентаў, якія патрабуюць хуткай дастаўкі, мадыфікацыі канструкцыі або аб'ёмаў вытворчасці ніжэйшых за кропку бясстратнасці традыцыйнага ліцця. Скарачэнне адходаў матэрыялаў за кошт вытворчасці, блізкай да чыстай формы, яшчэ больш павышае канкурэнтаздольнасць выдаткаў, адначасова падтрымліваючы мэты ўстойлівага развіцця.

Укараненне тэхналогіі DED у вашым ланцужку паставак: практычныя меркаванні па закупках

Стратэгічная інтэграцыя тэхналогіі DED патрабуе ўважлівай ацэнкі пастаўшчыкоў абсталявання, тэхналагічных магчымасцей і сістэм забеспячэння якасці. Сярод вядучых пастаўшчыкоў на рынку DED ёсць такія вядомыя вытворцы, як Trumpf, DMG Mori, Renishaw, Gefertec, Optomec і Sciaky, кожны з якіх прапануе розныя тэхналагічныя падыходы і спецыялізацыю прымянення.

Крытэрыі выбару пастаўшчыка

Спецыялісты па закупках павінны ацэньваць магчымасці пастаўшчыкоў па розных параметрах, у тым ліку па спецыфікацыях машын, інфраструктуры тэхнічнай падтрымкі, праграмах навучання і доўгатэрміновых абавязацельствах па абслугоўванні. Выбар абсталявання павінен адпавядаць канкрэтным прамысловым ужыванням, улічваючы такія фактары, як максімальныя памеры дэталяў, патрабаванні да сумяшчальнасці матэрыялаў і магчымасці інтэграцыі з існуючымі вытворчымі сістэмамі. Аўтарытэт пастаўшчыка становіцца асабліва важным пры ўкараненні новых вытворчых тэхналогій. Устаноўленыя партнёрскія адносіны з навукова-даследчымі ўстановамі, дакументальна пацверджаныя тэматычныя даследаванні і галіновыя сертыфікаты забяспечваюць каштоўныя паказчыкі тэхналагічнай сталасці і надзейнасці. Такія кампаніі, як Tyontech, якая дзейнічае як Сіаньскі навукова-даследчы інстытут інтэлектуальнай рэканструяцыі, дэманструюць комплексны вопыт, неабходны для паспяховага ўкаранення DED, дзякуючы прызнанню на нацыянальным узроўні і шырокім галіновым партнёрствам.

Стандарты забеспячэння якасці і сертыфікацыі

Беспраблемная інтэграцыя ў існуючыя вытворчыя працэсы патрабуе надзейных пратаколаў забеспячэння якасці і адпаведнасці адпаведным стандартам сертыфікацыі. Дэталі DED павінны падтрымліваць кансістэнцыю і характарыстыкі эксплуатацыі, якія адпавядаюць або перавышаюць спецыфікацыі для крытычна важных прымяненняў у аэракасмічнай, аўтамабільнай і прамысловай галінах. Укараненне звычайна прадугледжвае стварэнне магчымасцей маніторынгу працэсаў, сістэм адсочвання матэрыялаў і працоўных працэсаў пасля апрацоўкі, якія забяспечваюць якасць кампанентаў. Пашыраныя сістэмы DED ўключаюць маніторынг ванны плаўлення ў працэсе і функцыі кантролю якасці ў рэжыме рэальнага часу, якія дазваляюць неадкладна выпраўляць адхіленні ў працэсе.

Перспектывы на будучыню: інавацыі і тэндэнцыі ў накіраваным асяданні энергіі

Будучая траекторыя тэхналогіі DED характарызуецца хуткімі інавацыямі па розных напрамках, у тым ліку магчымасцямі нанясення розных матэрыялаў, перадавымі сістэмамі аўтаматызацыі і маніторынгам працэсаў на аснове штучнага інтэлекту. Гэтыя распрацоўкі ў сукупнасці паляпшаюць якасць дэталяў, эфектыўнасць вытворчасці і эксплуатацыйную надзейнасць, адначасова пашыраючы магчымасці прымянення.

Новыя тэхналагічныя магчымасці

Сучасныя даследаванні сканцэнтраваны на тэхналогіі DED , якая вырашае традыцыйныя абмежаванні DED, такія як удасканаленне паверхні, абмежаванні маштабаванасці і кошт абсталявання. Шматматэрыяльнае напыленне дазваляе ствараць функцыянальна градыентныя кампаненты з рознымі ўласцівасцямі ў розных рэгіёнах, адкрываючы новыя магчымасці для аптымізаваных канструкцый, якія раней было немагчыма вырабіць. Пашыраная аўтаматызацыя і маніторынг працэсаў на аснове штучнага інтэлекту прадстаўляюць значныя вобласці росту, якія абяцаюць палепшыць узгодненасць і знізіць залежнасць ад аператара. Алгарытмы машыннага навучання могуць аналізаваць дадзеныя датчыкаў у рэжыме рэальнага часу для аўтаматычнай аптымізацыі параметраў напылення, зніжаючы ўзровень дэфектаў і павышаючы агульную надзейнасць працэсу.

Уплыў на галіну і тэндэнцыі ўкаранення

Плануецца, што DED значна зменіць прамысловую вытворчасць на працягу наступных дзесяці гадоў, зрабіўшы ланцужкі паставак тэхналогіі DED больш устойлівымі і знізіўшы ўздзеянне на навакольнае асяроддзе. Здольнасць тэхналогіі дазваляць размеркаваную вытворчасць і скарачаць адходы матэрыялаў адпавядае ўзрастаючым патрабаванням да ўстойлівасці і дае стратэгічныя перавагі ў кіраванні рызыкамі ў ланцужках паставак. Расце ўкараненне ў аэракасмічнай, абароннай, аўтамабільнай і прамысловай галінах, што сведчыць аб тым, што людзі становяцца ўсё больш упэўненымі ў магчымасцях і сталасці DED. Па меры таго, як цэны на абсталяванне працягваюць зніжацца, а надзейнасць працэсу павышаецца, невялікія вытворцы змогуць выкарыстоўваць перадавыя вытворчыя інструменты, якія калісьці былі даступныя толькі буйным кампаніям.

Conclusion

Адытыўная вытворчасць DED цалкам змяніла спосаб вырабу буйных металічных дэталяў. Цяпер кампаненты можна пастаўляць усяго за адзін тыдзень, у той час як раней на іх выраб з выкарыстаннем традыцыйных метадаў ліцця сыходзілі месяцы. Здольнасць тэхналогіі хутка вырабляць, забяспечваць гнуткае праектаванне і мець выдатныя металургічныя якасці вырашае важныя праблемы, з якімі сутыкаюцца менеджэры па закупках у цяжкай прамысловасці. Па меры таго, як DED працягвае ўдасканальвацца і дадаваць новыя функцыі, першыя карыстальнікі будуць мець вялікую перавагу над сваімі канкурэнтамі дзякуючы скарачэнню тэрмінаў выканання, зніжэнню выдаткаў на захоўванне і больш стабільнаму ланцужку паставак. Дадзеныя паказваюць, што DED — гэта не толькі альтэрнатыўны спосаб вырабу рэчаў, але і стратэгічная магчымасць, якая дазваляе выкарыстоўваць новыя спосабы вырабу рэчаў і іх абслугоўвання на заводах.

Часта задаваныя пытанні

1. Які тыповы тэрмін выканання для буйных металічных дэталяў, вырабленых метадам DED?

Вытворчасць металічных дэталяў метадам DED дазваляе вырабляць буйныя металічныя кампаненты на працягу аднаго тыдня, у параўнанні з традыцыйнымі працэсамі ліцця, якія часта патрабуюць 6-12 тыдняў і больш. Дакладныя тэрміны залежаць ад складанасці дэталі, патрабаванняў да матэрыялаў і патрэб пасляапрацоўкі, але ліквідацыя неабходнасці ў аснасткі і падрыхтоўцы формаў значна скарачае агульны час вытворчасці.

2. Якія матэрыялы сумяшчальныя з вытворчымі працэсамі DED?

Тэхналогія DED падтрымлівае шырокі спектр матэрыялаў, у тым ліку тытанавыя сплавы (Ti-6Al-4V), суперсплавы на аснове нікеля (Inconel 718, Rene 80), сплавы на аснове кобальту, нержавеючыя сталі (316L, 304L), інструментальныя сталі і медныя сплавы. Працэс таксама дазваляе ствараць функцыянальна градаваныя камбінацыі матэрыялаў, якія ствараюць кампаненты з рознымі ўласцівасцямі ў розных рэгіёнах.

3. Чым адрозніваецца DED ад традыцыйнага ліцця з пункту гледжання ўласцівасцей матэрыялу?

Дэталі, вырабленыя метадам DED, часта пераўзыходзяць механічныя ўласцівасці традыцыйна літых кампанентаў. Інжынерныя даследаванні пацвердзілі трываласць на разрыў, якая перавышае 1200 МПа, у лапатках турбін, што азначае паляпшэнне прадукцыйнасці да 95% у параўнанні з асноўнымі матэрыяламі. Поўнае металургічнае злучэнне, дасягнутае з дапамогай DED, стварае найлепшую структурную цэласнасць у параўнанні з многімі традыцыйнымі метадамі вытворчасці.

Станьце партнёрам RIIR для атрымання перадавых рашэнняў па вытворчасці DED

Комплексныя рашэнні RIIR па тэхналогіі DED трансфармуюць вашы вытворчыя магчымасці дзякуючы інтэлектуальнаму перапрацоўванню і вопыту ў галіне адытыўнай вытворчасці кампазітных матэрыялаў. Наш правераны вопыт абслугоўвання ў горназдабыўной прамысловасці, нафтавай прамысловасці, чыгуначным транспарце, металургіі і энергетыцы дэманструе нашу здольнасць дасягаць вынікаў, якія маюць значэнне для вашага прыбытку. Як вядучы пастаўшчык тэхналогій DED з больш чым 360 супрацоўнікамі і 41 адпаведным патэнтам, мы забяспечваем тэхнічную глыбіню і эксплуатацыйную надзейнасць, неабходныя вашай камандзе па закупках. Звяжыцеся з нашымі спецыялістамі па адрасе tyontech@xariir.cn, каб даведацца, як нашы перадавыя вытворчыя рашэнні могуць скараціць вашы працяглыя цыклы ліцця і паскорыць тэрміны вытворчасці.

Спасылкі

1. ASTM International. «Стандартная тэрміналогія для тэхналогій адытыўнай вытворчасці». ASTM F2792-12a. Уэст-Коншахокен, Пенсільванія: ASTM International, 2012.

2. Гібсан, Ян, Дэвід Розен і Брэнт Стукер. «Тэхналогіі адытыўнага вытворчасці: 3D-друк, хуткае прататыпаванне і прамое лічбавае вытворчасць». 2-е выданне. Нью-Ёрк: Springer, 2015.

3. Томпсан, Мэры К. і інш. «Праектаванне для адытыўнай вытворчасці: тэндэнцыі, магчымасці, меркаванні і абмежаванні». CIRP Annals - Manufacturing Technology, т. 65, № 2, 2016, с. 737-760.

4. Левандоўскі, Джон Дж. і Мохсен Сейфі. «Адытыўная вытворчасць металаў: агляд механічных уласцівасцей». Штогадовы агляд даследаванняў матэрыялаў, т. 46, 2016, с. 151–186.

5. Фрэйзер, Уільям Э. «Адытыўная вытворчасць металаў: агляд». Часопіс матэрыялазнаўства і прадукцыйнасці, т. 23, № 6, 2014, с. 1917-1928.

6. Герцаг, Дырк і інш. «Адытыўная вытворчасць металаў». Acta Materialia, вып. 117, 2016, стар. 371-392.