Studenti fl-ETH Zurich żviluppaw magna tal-fużjoni tas-sodda bil-lejżer li ssegwi mogħdija ta 'għodda ċirkolari biex tipprintja komponenti tondi, li tippermetti l-ipproċessar ta' metalli multipli f'daqqa. Is-sistema tnaqqas b'mod sinifikanti l-ħin tal-manifattura u tiftaħ possibbiltajiet ġodda għall-ajruspazju u l-industrija. ETH ippreżenta applikazzjoni għal privattiva għall-magna, u r-riżultati huma ppubblikati fil -Annals Cirp.
Illum, kważi l-magni tar-rokits moderni kollha jiddependu fuq l-istampar 3D biex jimmassimizzaw il-prestazzjoni tagħhom bl-akkoppjar strett bejn l-istruttura u l-funzjoni. L-istudenti fl-ETH Zurich issa bnew - veloċità multi - Materjali tal-metall printer: magna tal-fużjoni tas-sodda bil-lejżer li ddur id-deposizzjoni tat-trab u ż-żennuni tal-fluss tal-gass waqt li tipprintja, li jfisser li tista 'tipproċessa diversi metalli fl-istess ħin u mingħajr proċess mejjet. Il-magna tista 'fundamentalment tbiddel l-istampar 3D ta' partijiet tal-metall, li tirriżulta fi tnaqqis sinifikanti fil-ħin tal-produzzjoni u l-ispiża.
It-tim ta 'sitt studenti tal-baċellerat fil-ħames u s-sitt semestri tagħhom żviluppa l-magna l-ġdida fil-laboratorju tal-manifattura avvanzat taħt il-gwida tal-professur tal-ETH Markus Bambach u x-xjentist anzjan Michael Tucker bħala parti mill-proġett fokus Project Rapture. F’disa ’xhur sempliċi, l-istudenti rrealizzaw, bnew u ttestjaw l-idea tagħhom. Il-magna hija partikolarment immirata lejn applikazzjonijiet fl-ajruspazju li jinkludu bejn wieħed u ieħor ġeometriji ċilindriċi, bħal żennuni tar-rokits u turbomachinery, iżda huwa wkoll ta 'interess wiesa' għall-inġinerija mekkanika.
Provvista ta 'aċċess għal teknoloġija avvanzata
Proġett taċ-ċomb Tucker jispjega li l-proġett ħareġ minn sfida speċifika ħafna: l-iżvilupp ta 'bi - likwidu - żennuni tar-rokits alimentati għal ARIS, l-inizjattiva tal-ispazju akkademiku Żvizzeru, li qed tibni r-rokits tagħha stess b'viżjonijiet li jilħqu fl-ispazju. Fil-ftit snin li ġejjin, ARIS għandu l-għan li jilħaq il-linja Kármán - il-konfini ta 'spazju rikonoxxut internazzjonalment stabbilit f'altitudni ta' 100 kilometru, lil hinn minnha l-atmosfera hija rqiqa wisq biex tappoġġja titjira minn ajruplani mingħajr propulsjoni speċjali.
Sabiex jifilħu s-sħana u l-pressjoni intensa fuq tnedija estiża, iż-żennuni tar-rokits għandhom idealment ikunu magħmula minn metalli multipli. Pereżempju, l-interjuri tagħhom jistgħu jkunu magħmula minn sħana - li jmexxu ram b'kanali ta 'tkessiħ integrati u l-parti ta' barra tagħhom ta 'sħana - liga tan-nikil reżistenti. "Għal plejers żgħar bħat-tim tar-rokits tal-istudenti tagħna, din it-tip ta 'teknoloġija tal-materjal multi - sa issa kienet kumplessa wisq u għalja wisq, li tpoġġiha' l bogħod," jgħid Tucker.
Stampar 3D rotazzjonali
Il-qalba tal-magna l-ġdida hija pjattaforma li ddur li tippermetti proċess għoli ta 'stampar ta' veloċità -. B'differenza mill-magni tal-fużjoni tas-sodda tal-lejżer rettilineari konvenzjonali, fejn saff ġdid ta 'trab irid jiġi applikat wara li kull saff jinħall, il-magna Rapture taħdem mhux - tieqaf grazzi għall-pjattaforma li ddur tagħha. Dan ifisser li t-trab huwa applikat u mdewweb mill-lejżer fl-istess ħin, li jsaħħaħ b'mod sinifikanti l-produttività. Dan inaqqas il-ħin tal-manifattura għal komponenti ċilindriċi b'aktar minn żewġ terzi.
"Dan il-proċess huwa idealment adattat għal żennuni tar-rokits, magni li jduru u bosta komponenti oħra fl-industrija tal-ajruspazju," jgħid Tucker. "Huma tipikament għandhom dijametru kbir imma ħitan irqaq ħafna," ikompli jgħid. Filwaqt li l-magna hija wkoll kapaċi tipproduċi mhux - assimetriċi jew saħansitra matriċi ta 'partijiet, il-metodu li jdur huwa partikolarment effettiv biex jipproduċi b'mod preċiż din il-ġeometrija.
Stampar ta 'żewġ metalli fl-istess ħin
Il-magna li ddur tista 'tipproċessa żewġ metalli differenti f'operazzjoni waħda. Sistemi konvenzjonali jeħtieġu bosta passi u kwantità ferm akbar ta 'trab tal-metall. Peress li s-separazzjoni u l-irkupru ta 'trab imħallat jibqgħu sfida miftuħa, illum ħafna minn dan it-trab isir skart. Il-metodu l-ġdid jiddepożita biss il-materjal fejn huwa attwalment meħtieġ fil-komponent, u b'hekk inaqqas l-iskart.
Il-magna għandha mekkaniżmu li jonfoħ gass inert fuq iż-żona fejn it-trab huwa mdewweb. Dan jipprevjeni l-komponent milli jossida waqt li jkun qed jiġi stampat. Sogna, spatter u oħrajn minn - prodotti huma sistematikament estratti permezz ta 'ħanut. "Għall-ewwel aħna sottovalutajna sa liema punt il-mekkaniżmu tal-fluss tal-gass jaffettwa l-kwalità tal-prodott," jgħid Tucker. "Issa nafu li huwa kruċjali." Bis-saħħa tal-arkitettura li ddur tal-magna żviluppata li għadha kemm ġiet żviluppata, il-kundizzjonijiet tal-fluss tal-gass lokali jistgħu jiġu kkontrollati ħafna iktar sewwa milli ma 'magna konvenzjonali.
Personalizzati aktar milli komponenti standard
L-istudenti ffaċċjaw numru ta ’sfidi tekniċi meta jiżviluppaw il-magna ġdida tal-fużjoni tas-sodda bil-lejżer, li waħda minnhom kienet tinvolvi s-sinkronizzazzjoni tal-laser tal-iskannjar bir-rotazzjoni tad-dħul tal-gass u l-provvista tat-trab. Barra minn hekk, peress li ħafna mill-partijiet meħtieġa għall-magna mhumiex disponibbli kummerċjalment, it-tim iddisinja tagħhom stess. Dawn jinkludu konnessjoni li ddur għad-daħla tal-gass u sistema li timla awtomatikament it-trab waqt l-operazzjoni.
Madankollu, it-tim tal-istudenti rnexxielu jibni magna li kważi tidher lesta għall-applikazzjoni industrijali. Għal Tucker, dan kien wieħed mill-punti ewlenin tal-proġett Focus: "Il-fatt li tim ta 'studenti żviluppaw u bnew magna li tiffunzjona f'disa' xhur huwa pjuttost notevoli."
Potenzjal għal aerospace, e - mobilità u aktar
Minbarra applikazzjonijiet konkreti għall-ARIS u għall-industrija tal-ajruspazju b'mod ġenerali, it-tim jara applikazzjonijiet potenzjali f'setturi oħra, bħal fit-turbini tal-inġenji tal-ajru u tal-gass, u għal muturi elettriċi fejn iċ-ċirku - ġeometriji ffurmati huma n-norma. Minħabba n-novità u l-potenzjal kummerċjali tremend tagħha, applikazzjoni ta 'privattiva ġiet ippreżentata billi l-ETH tkopri l-multi - Materjali tal-lejżer tat-trab tal-fużjoni tat-trab tal-lejżer, li minn dakinhar ġie nominat għall-għotja ETH Spark.
Il-komponenti manifatturati s’issa bil-prototip għandhom dijametru ta ’sa 20 ċentimetru. It-tim ta 'riċerka issa qed iħares lejn l-iskalar tal-proċess għal veloċitajiet ogħla u dijametri akbar, u bħalissa qed ifittxu sħab tal-industrija biex jikkollaboraw magħhom biex ikomplu jiżviluppaw u jibdew jibdew din it-teknoloġija rivoluzzjonarja.
