Аддитивное производство уже используется во многих областях, но ограничено определенными материалами, которые можно использовать. Однако для того, чтобы в будущем можно было аддитивно изготавливать компоненты из различных материалов и из жаропрочных сплавов, ученые Института материаловедения и лучевых технологий им. Фраунгофера разрабатывают новые методы.
Многочисленные данные помогают в разработке
Ученые из Дрездена уделяют особое внимание лазерной порошковой оболочке и используемым материалам. В этом процессе система транспортирует различные дополнительные порошки в технологическую зону. Там лазер расплавляет порошок и приваривает его к поверхности заготовки. Это создает желаемую форму слой за слоем.
Картинная галерея
«Одним из преимуществ этого аддитивного процесса является то, что мы можем очень гибко адаптировать процесс к требованиям высокопроизводительных материалов», - объясняет администратор проекта Майкл Мюллер из IWS. Это также позволяет, например, печатать сплавы на основе никеля, которые трудно сваривать и обрабатывать с использованием традиционных процессов. Однако это работает только в том случае, если температура, типы порошка, скорость подачи и другие параметры указаны правильно. «Мы должны точно отрегулировать все регулировочные винты», - объясняет Михаэль Мюллер. «Это единственный способ найти правильный рецепт». Чтобы достичь этого, инженеры Fraunhofer IWS используют датчики для сбора большого количества данных с высокой частотой дискретизации - однако этот большой объем данных трудно понять людям.
ИИ помогает находить новые материалы
Эксперты Фраунгофера используют искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение, чтобы найти скрытые связи в этих потоках сигналов. Например, специальные алгоритмы анализа связывают измеренные значения датчика с базой данных порошка института и оценивают другие параметры процесса. Со временем машины учатся принимать решения самостоятельно. Например, они могут сами убедиться, допустимо ли небольшое повышение температуры в процессе сварки, или же они должны принять контрмеры непосредственно перед тем, как весь компонент будет отбракован.
расходы
Когда стоит использовать 3D-печать?
Промышленность проявляет большой интерес к таким процессам аддитивного производства следующего поколения: «Промышленность ищет все больше и больше и разных материалов, которые часто трудно обрабатывать», - подчеркивает профессор Франк Брюкнер, руководитель подразделения по производству и печати Fraunhofer IWS.,
Аддитивное производство суперсплавов
Примером этого являются авиационные двигатели: они могут работать горячее и эффективнее, если большинство материалов не выходят из строя при температуре около 1200 ° C. Существуют материалы, которые могут выдерживать такие высокие температуры, но они дороги и сложны в обработке традиционными методами. Аддитивное производство предназначено для решения этой дилеммы. Кроме того, это может обеспечить более экономичную конструкцию: «Используя лазерную порошковую оболочку, мы можем подавать различные порошки в зону процесса одновременно или один за другим с точно регулируемыми скоростями подачи», - объясняет Михаэль Мюллер. Изготовление всего компонента из одного материала не очень эффективно, потому что компонент не подвергается воздействию одинакового тепла во всех точках. «Было бы лучше, чтобы дорогой,Используйте сверхпрочный материал только там, где очень жарко », - говорит Михаэль Мюллер. «В других местах более дешевого материала будет достаточно».
Это именно то, что может быть достигнуто с помощью систем аддитивного производства - когда они научились обрабатывать требуемые суперсплавы. «На следующем этапе мы хотели бы объединить различные высокопроизводительные материалы в одном компоненте», - заявил администратор проекта Мюллер. В совместном проекте «Future AM» IWS и пять других институтов Фраунгофера объединяют эти и другие знания, чтобы вывести аддитивное производство на новый уровень. К лету 2020 года они хотят интегрировать весь этот опыт в цепочку процессов аддитивного производства и продемонстрировать ее на твердых компонентах. Долгосрочная цель проекта - ускорить аддитивное производство металлических компонентов как минимум в десять раз.
КНИГА СОВЕТА В книге «Аддитивное производство» описаны основы и практические методы использования аддитивного производства в промышленности. Книга предназначена для дизайнеров и разработчиков, чтобы поддержать успешное внедрение аддитивных процессов в своих компаниях.