Kỹ thuật in

Cải tiến Tác động và AEL chứng minh buồng đốt in 3D phun lạnh

Impact Innovations , công ty hàng đầu tại Đức trong lĩnh vực sản xuất phụ gia phun lạnh công nghiệp (CSAM), đã hợp tác với nhà thiết kế hệ thống đẩy có trụ sở tại Vương quốc Anh Airborne Engineering (AEL) để chứng minh khái niệm sản xuất các bộ phận của hệ thống đẩy thông qua công nghệ CSAM.

Các đối tác đã làm việc cùng nhau để thiết kế một thiết bị trình diễn buồng đốt để thử nghiệm một ống góp đầu vào bản demo in 3D – một bộ phận của động cơ cung cấp nhiên liệu cho các xi lanh – và chứng minh những ưu điểm của quy trình CSAM so với các kỹ thuật sản xuất phụ gia khác.

A demo sample of the combustion chamber inlet manifold fabricated via CSAM. Image via Impact Innovations.
Một mẫu demo của ống góp đầu vào buồng đốt được chế tạo thông qua CSAM. Hình ảnh thông qua Đổi mới Tác động.

In 3D phun lạnh

CSAM là một quá trình lắng đọng vật chất liên quan đến sự gia tốc của các hạt bột rắn bằng cách sử dụng một tia khí siêu thanh. Các hạt được bắn qua vòi phun vào chất nền với tốc độ gấp bốn lần tốc độ âm thanh, nhờ đó chúng hoạt động giống như chất lỏng và nguội đi, tạo thành liên kết nguyên tử với chất nền.

Quy trình này khác với quy trình in 3D dựa trên tia laze, chùm điện tử và dây cung vì nó không yêu cầu nhiệt độ cao. Như vậy, điều này có nghĩa là không cần có môi trường bảo vệ trong quá trình in, loại bỏ tác động của ứng suất dư nhiệt lên bộ phận được in.

Vào tháng 12 năm ngoái, Impact Innovations đã phát triển một quy trình CSAM mới đặc biệt cho hợp kim titan Ti-6Al-4V sử dụng khí nitơ làm chất đẩy. Hợp kim trước đây đã gặp thách thức khi in qua quá trình lắng đọng phun lạnh do vận tốc tới hạn cao dẫn đến độ xốp cao trong các bộ phận in, tuy nhiên, phương pháp mới của công ty đã đạt được các bộ phận Ti-6Al-4V có độ xốp dưới 0,2%.

Impact Innovations không đơn độc trong việc phát triển công nghệ CSAM, với các biến thể khác của quy trình đã được phát triển bởi GE để sửa chữa hộp số trên GE 90 engine SPEE3D , đã thương mại hóa công nghệ phun lạnh dưới dạng máy in 3D LightSPEE3D của mình . Công nghệ của SPEE3D kể từ đó đã được Quân đội Úc sử dụng cho các thử nghiệm hiện trường khác nhau và cũng đang được triển khai để chế tạo kim loại chi phí thấp Động cơ tên lửa in 3D .

Trong vài năm qua, quy trình in 3D phun lạnh cũng đã được khám phá để chế tạo nam châm hiệu suất cao cho động cơ điện và đã có nhiều sáng kiến ​​để tiếp tục nghiên cứu và áp dụng CSAM phát triển các vật liệu mới cho công nghệ.

A full-size combustion chamber is currently being manufactured via the CSAM process at Impact Innovation’s facility. Image via Impact Innovations.
Một buồng đốt kích thước đầy đủ hiện đang được được sản xuất thông qua quy trình CSAM tại cơ sở của Impact Innovation. Hình ảnh thông qua Đổi mới Tác động.

Chứng minh CSAM cho sản xuất buồng đốt

Trong những năm gần đây, sự chú ý ngày càng tăng tập trung vào việc phát triển các quy trình sản xuất phụ gia nhanh và chi phí thấp để sản xuất động cơ tên lửa thương mại. Đặc biệt, công nghệ kết hợp lớp bột (PBF) đã được khám phá cho ứng dụng này, do tính tự do trong thiết kế và sự phổ biến của nó trên thị trường.

Tuy nhiên, như Impact Innovations đã chỉ ra, in 3D PBF phải đối mặt với những thách thức liên quan đến sản xuất buồng đốt, cụ thể là các lớp bọc cấu tạo hạn chế và xử lý kim loại và hợp kim, ngoài độ nhám bề mặt cao, cụ thể là ở các bức tường bên trong kênh làm mát, điều này có thể làm giảm hiệu quả làm mát trong thành phần.

Impact Innovations đang tìm cách giải quyết những hạn chế này bằng công nghệ CSAM và đã chuyển sang AEL để chứng minh quy trình sản xuất các bộ phận buồng đốt. Với sự hướng dẫn của Impact Innovations, AEL đã thiết kế một thiết bị trình diễn buồng đốt phù hợp để thử nghiệm một ống góp đầu vào in CSAM bao gồm một lớp lót làm mát tái sinh làm bằng hợp kim Cu có độ bền cao và một áo khoác bên ngoài Inconel.

Các đối tác đã chế tạo một mẫu demo của thành phần ống góp đầu vào thông qua CSAM, mà họ tuyên bố chứng minh sự phù hợp của quy trình sản xuất buồng đốt với những lợi ích đáng chú ý so với các công nghệ in 3D khác.

The mechanical properties of the inlet manifold, as-deposited, after heat treatment at room temperature and at elevated temperature (427°C). Image via Impact Innovations.
Các đặc tính cơ học của ống góp đầu vào, dưới dạng lắng đọng, sau khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ phòng và ở nhiệt độ cao (427 ° C) . Hình ảnh thông qua Đổi mới Tác động.

Ưu điểm của CSAM so với các công nghệ AM khác

Theo Impact Innovations và AEL, một lợi thế của quy trình CSAM so với các công nghệ sản xuất phụ gia khác là không cần môi trường bảo vệ trong quá trình in. CSAM cũng cung cấp một kỹ thuật nối đơn giản của các vật liệu và hợp kim khác nhau, với các bộ phận bổ sung có thể được nối mà không cần hàn.

Quá trình này cũng mang lại ứng suất nhiệt không đáng kể cho các bộ phận, đồng thời loại bỏ vấn đề về độ nhám bề mặt trong các kênh làm mát của bộ phận. Ngoài ra, bột chỉ được yêu cầu cho vật liệu được lắng đọng, trái ngược với các quy trình PBF, nơi nó được yêu cầu để lấp đầy toàn bộ khối lượng xây dựng.

Mẫu demo của các kênh làm mát của ống góp động cơ đốt được sản xuất để xác định các đặc tính cơ học của hợp kim Cu và Inconel của bộ phận. Quá trình CSAM có tốc độ lắng đọng là 10 kg mỗi giờ đối với hợp kim Cu và 6,7 kg mỗi giờ đối với Inconel, được cho là nhiều hơn 20 nhanh hơn nhiều lần so với quy trình in PBF 3D so sánh.

Tại phòng thí nghiệm phun của Impact Innovation, máy tiện phun của công ty cho phép sản xuất các bộ phận có đường kính lên đến 1,5 mét và chiều dài hai mét với trọng lượng tối đa là 1, 500 Kilôgam. Một buồng đốt kích thước đầy đủ hiện đang được sản xuất thông qua quy trình CSAM tại cơ sở của công ty và sẽ sớm được thử lửa tại địa điểm của AEL.

Đăng ký theo dõi Bản tin ngành in 3D để biết tin tức mới nhất về sản xuất phụ gia. Bạn cũng có thể giữ kết nối bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter và thích chúng tôi trên Facebook.

Tìm kiếm một nghề nghiệp trong sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Đăng ký theo dõi của chúng tôi Kênh Youtube để có các video ngắn, đánh giá và phát lại hội thảo trên web mới nhất về in 3D.

Các chương trình hình ảnh nổi bật một mẫu demo của ống góp đầu vào buồng đốt chế tạo thông qua CSAM. Hình ảnh thông qua Đổi mới Tác động.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button