Преодоление ограничений традиционного производства и ускорение доставки прототипов
Традиционные производственные процессы имеют множество ограничений при создании прототипов энергетического оборудования. Если взять в качестве примера литье, то для создания сложного металлического прототипа сначала необходимо спроектировать и изготовить пресс-форму, что не только требует-времени, но и средств. Для проектирования и изготовления пресс-форм требуются профессиональные технические специалисты и сложное оборудование, и после завершения производства пресс-форм, если необходимо исправить конструктивные дефекты, пресс-форму необходимо переделать, что еще больше продлевает цикл разработки. Хотя с помощью механической обработки можно получить некоторые простые металлические детали, обработать прототипы энергетического оборудования со сложной внутренней структурой или нестандартным внешним видом сложно или даже невозможно.
3D-печать металлом полностью освобождается от ограничений форм. Он основан на принципе «дискретной укладки» и напрямую контролирует послойную укладку металлического порошка или проволоки с помощью компьютерных цифровых моделей без необходимости сложного проектирования пресс-форм и производственных процессов. Это означает, что время перехода от проектирования к производству прототипа значительно сокращается. При разработке нового типа солнечного коллектора инженеры спроектировали пластину коллектора с уникальной структурой проточных каналов, на изготовление форм и прототипов с использованием традиционных процессов могут уйти недели или даже месяцы. Используя технологию 3D-печати металлом, необходимо всего лишь ввести разработанную цифровую модель в печатающее устройство, и в течение нескольких дней можно изготовить высокоточные металлические прототипы-, что позволит команде исследований и разработок быстрее протестировать и оценить конструкцию.
Реализовывать формирование сложных конструкций и помогать в проверке инновационных проектов.
Энергетическому оборудованию часто приходится работать в сложных рабочих условиях. Чтобы улучшить производительность и эффективность оборудования, конструкторы постоянно стремятся создавать более сложные и оптимизированные конструкции. Однако традиционные производственные процессы сталкиваются с серьезными проблемами при создании этих сложных структур. Например, в области ветроэнергетики, чтобы улучшить аэродинамические характеристики и эффективность выработки электроэнергии лопастей ветряных турбин, конструкторы надеются изготовить лопасти со сложными изогнутыми поверхностями и внутренними армирующими конструкциями. Трудно точно изготовить прототипы лопаток такой сложной конструкции с использованием традиционных технологий, что ограничивает инновации в конструкции.
Технология 3D-печати металлом обладает чрезвычайно высокой свободой проектирования и позволяет легко добиться комплексного формования сложных конструкций. Будь то внутренняя пористая структура, сложные каналы потока или внешние неровные поверхности, все они могут быть точно изготовлены с помощью 3D-печати металлом. При разработке новых тепловыделяющих сборок ядерных реакторов конструкторы разработали опоры топливных стержней со сложными внутренними каналами и специальной формой для оптимизации охлаждающего эффекта и эффективности ядерной реакции топливных стержней. Технология 3D-печати металлом успешно создала прототипы этих сложных конструкций, что позволяет группам исследователей и разработчиков проводить реальную физическую проверку конструкций, обнаруживать и решать потенциальные проблемы, а также способствовать инновационному развитию технологий ядерной энергетики.
Сократите затраты на производство прототипов и улучшите экономику исследований и разработок.
Исследования и разработки энергетического оборудования обычно требуют больших инвестиций, важную часть которых составляет стоимость производства прототипа. Традиционные производственные процессы требуют изготовления пресс-форм, нескольких этапов обработки и т. д., что приводит к высоким затратам на производство прототипов. Более того, если на более позднем этапе необходимо изменить конструкцию, формы и некоторые детали придется переделывать, что еще больше увеличивает затраты. Для некоторых небольших энергетических компаний или стартапов высокая стоимость прототипирования может стать препятствием для исследований и разработок.
Технология 3D-печати металлом может эффективно снизить стоимость производства прототипов. Во-первых, это исключает процесс изготовления пресс-форм, снижая затраты на проектирование, производство и обслуживание пресс-форм. Во-вторых, 3D-печать металлом позволяет формировать сложные конструкции за один раз, сокращая этапы обработки и отходы материала. При разработке небольших портативных энергетических устройств использование традиционных методов изготовления прототипов может потребовать многократной обработки и сборки, что приводит к более высоким затратам. 3D-печать металлом позволяет напрямую создавать полные прототипы, что значительно снижает производственные затраты. Кроме того, благодаря скорости 3D-печати металлом команда исследований и разработок может выполнить больше итераций проектирования за более короткий период времени, повышая эффективность исследований и разработок и еще больше снижая затраты на исследования и разработки на единицу прототипа.
Поддержка печати из нескольких материалов для удовлетворения разнообразных требований к производительности
Требования к характеристикам материалов для энергетического оборудования сильно различаются в зависимости от рабочего положения. Например, в нефтедобывающем оборудовании для секции бурового долота требуются материалы с высокой твердостью и износостойкостью, а для секции буровой штанги требуются материалы с хорошей вязкостью и усталостной прочностью. Традиционные производственные процессы очень сложны для производства прототипов из нескольких материалов, обычно требующих сборки деталей, изготовленных из разных материалов, что не только увеличивает сложность производства, но также может повлиять на общие характеристики прототипа.
Технология 3D-печати металлом поддерживает печать несколькими материалами, что позволяет точно распределять различные материалы в одном прототипе. Переключаясь между различными металлическими порошками или проволокой в процессе печати, можно изготавливать прототипы с градиентными характеристиками или многофункциональные структуры. При разработке нового оборудования для развития морской энергетики, чтобы адаптироваться к сложным стрессовым условиям морской среды, некоторые части оборудования должны обладать как высокой прочностью, так и высокой коррозионной стойкостью. Технология 3D-печати металлом позволяет сочетать высокопрочные-сплавы и коррозионностойкие-сплавы в соответствии с требованиями проектирования для создания прототипов, отвечающих различным требованиям к производительности, обеспечивая надежную поддержку для оптимизации производительности энергетического оборудования.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-vehicle-parts.html