Studenti na etnom Zurihu razvili su fuzijsku mašinu za laserskog praha koji prati kružni put alata za ispis okrugle komponente, što omogućava obradu više metala odjednom. Sistem značajno smanjuje vrijeme izrade i otvara nove mogućnosti za zrakoplovstvo i industriju. ETH je podneo patentnu prijavu za stroj, a rezultati su objavljeni uCIRP anali.
Danas su gotovo svi moderni raketni motori oslanjali na 3D ispisu kako bi se maksimizirali njihove performanse sa čvrstom spojem između strukture i funkcije. Studenti u etnom Zurihu sada su izgradili visoki metalni pisač materiji: laserski praškasti fizijski stroj za krevet koji rotira taloženje praška i mlaznice za protok plina, što znači da može obraditi nekoliko metala istovremeno i bez promene. Mašina bi se u osnovi mogla mijenjati 3D štampanje metalnih dijelova, što rezultira značajnim smanjenjem vremena i troškova proizvodnje.
Tim šest studenata prvostupnika u njihovim petim i šestim semestrma razvio je novu mašinu u naprednoj proizvodnoj laboratoriji pod vodstvom etnice profesora Markusa Bambach-a i viših naučnika Michaela Tuckera kao dio projekta fokus. U samo devet mjeseci studenti su realizirali, izgradili i testirali svoju ideju. Mašina je posebno usmjerena na aplikacije u zrakoplovstvu u zrakoplovstvu s približno cilindričnim geometrima, poput raketnih mlaznica i turbomachijerije, ali je i široko zanimanje za strojarstvo.
Pružanje pristupa naprednoj tehnologiji
Oložak projekta Objašnjava da je projekt nastao iz vrlo specifičnog izazova: razvijaju bi {{{{- tekuće - podstakne raketne mlaznice za Aris, švicarsku inicijativu za akademsku svemir, koja grade vlastite rakete sa vizijama dosega u svemiru. U narednih nekoliko godina Aris ima za cilj doći do mreže Kármán - međunarodno priznati granicu prostora postavljenog na nadmorskoj visini od 100 kilometara, osim kojih je atmosfera previše tanka da bi se avioni podržali bez posebnog pogona.
Da bi izdržala intenzivnu toplinu i pritisak preko produženog lansiranja, raketne mlaznice bi se trebale biti napravljene od više metala. Na primjer, njihov interijer može se izraditi od toplote - koji provode bakar s integriranim rashladnim kanalima i vanjštinom toplote - rezistentalne legure nikla. "Za male igrače poput našeg studentske raketne ekipe, ovakve materijalne tehnologije za više - sada je bila previše složena i preskupa, stavljajući ga iz dosega", kaže Tucker.
Rotacijski 3D štampanje
Srce nove mašine je rotirajuća platforma koja omogućava visok proces štampanja visokog -. Za razliku od konvencionalnog pravoinearnog laserskog drvenog kreveta, gdje se svaki sloj pudera mora nanijeti nakon što se svaki sloj rastopi, stroj za ubrzavanje funkcionira ne - zaustavi zahvaljujući svojoj rotirajućoj platformi. To znači da se laser istovremeno primjenjuje prah, što značajno povećava produktivnost. To smanjuje vrijeme izrade cilindričnih komponenti za više od dvije trećine.
"Ovaj je proces idealno prilagođen za raketne mlaznice, rotirajuće motore i mnoge druge komponente u zrakoplovnom industriji", kaže Tucker. "Oni obično imaju veliki prečnik, ali vrlo tanke zidove", dodaje on. Dok je stroj sposoban za proizvodnju ne {- aksimetričnih ili čak niza dijelova, rotirajuća metoda posebno je učinkovito za proizvodnju upravo ove geometrije.
Ispis dva metala istovremeno
Rotirajuća mašina može obraditi dva različita metala u jednom radu. Konvencionalni sustavi zahtijevaju nekoliko koraka i mnogo veću količinu metalnog praha. Kako se razdvajanje i oporavak miješanog praha ostaje otvoren izazov, danas velik dio ovog praha postaje otpad. Nova metoda deponira samo materijal u kojem je zapravo potreban unutar komponente, na taj način smanjuju otpad.
Mašina sadrži mehanizam koji puše inertni plin preko područja na kojem se puder spoji. To sprečava da se komponentu oksidira dok se štampa. Igra, prskanje i drugi po - proizvodi su sustavno izvađeni putem izlaza. "U početku smo podcijenili u kojoj mjeri je mehanizam protoka plina utječe na kvalitet proizvoda", kaže Tucker. "Sada znamo da je presudno." Zahvaljujući rotirajućoj arhitekturi novorazvijenog stroja, lokalni uvjeti protoka plina mogu se kontrolirati mnogo čvršće nego sa konvencionalnom mašinom.
Prilagođene, a ne standardne komponente
Studenti su se suočili s nizom tehničkih izazova prilikom razvoja romanog laserskog praha fuziona, od kojih je jedan uključio sinhronizaciju lasera skeniranja s rotacijom ulaza u plin i opskrbu prahom. Pored toga, što više dijelova potrebnih za stroj nisu komercijalno dostupne, tim je dizajnirao vlastiti. Oni uključuju rotirajuću vezu za ulaz na plin i sustav koji automatski puni prah tokom rada.
Ipak, tim studenata uspio je izgraditi mašinu koja gotovo izgleda spremno za industrijsku primjenu. Za Tucker, ovo je bio jedan od vrhunskih motala fokusskog projekta: "Činjenica da je tim studenata razvio i izgradio funkcionalnu mašinu u devet mjeseci prilično izvanredan."
Potencijal za vazduhoplovstvo, E {- mobilnost i još mnogo toga
Kao i konkretne aplikacije za Aris i za Aerospace industriju uopšte vidi potencijalne aplikacije u drugim sektorima, poput u zrakoplovima i plinskim turbinama, a za električne motore gdje su prstene - oblikovane geometrije. Zahvaljujući svom normetu i ogromnom komercijalnom potencijalu, priložio je patentna aplikacija koja je prekrivala rotacijski multi - materijalni laserski prah fuzijski fuzijsku tehnologiju, koja je od tada nominirana za nagradu ETH Spark.
Komponente proizvedene do sada s prototipom imaju promjer do 20 centimetara. Istraživački tim sada gleda na skaliranje procesa na veće brzine i veće promjere, a trenutno traže industrijske partnere da sarađuju s njima da bi se dodatno razvijali i rasporedili ovu revolucionarnu tehnologiju.
