فناوری چاپ سه بعدی کامپوزیت
فناوری چاپ سه بعدی کامپوزیت:توسعه دهنده فناوری چاپ سه بعدی کامپوزیت ، دارای اجزای مولد قدرت چاپ سه بعدی برای شرکت فناوری انرژی است.
با استفاده از فرآیند اختصاصی چاپ سه بعدی فیبر مداوم کامپوزیت های پیوسته (CF3D) ، شرکا توانستند قطعات ژنراتور را با کاهش شدید هزینه و کاهش زمان سرب تولید کنند. طی چندین سال همکاری ، از جمله کمک از شریک مواد پیوسته کامپوزیت ها ، Arkema ، شرکت ها همچنین به طور مشترک یک ماده گرمایشی ویژه فیبر شیشه تقویت شده پلیمر (GFRP) را برای پروژه تهیه کردند.
دکتر جوئل آلفانو ، مهندس اصلی توسعه فناوری در توضیح می دهد: “عملکرد مکانیکی برتر CF3D ، همراه با کاهش قابل توجه هزینه و زمان سرب ، منجر به انتخاب کامپوزیت های مداوم ما شد.” “فرصت جایگزینی یک جز component مولد فلزی با مواد کامپوزیتی که از AM استفاده می کنند ، دستیابی به موفقیت بزرگ برای حل محدودیت هایی است که در صنعت انرژی با آن روبرو هستیم و فناوری CF3D این امکان را فراهم کرده است.
تولید کامپوزیت با CF3D
در سال 2015 تاسیس شده و دفتر مرکزی آن در Coeur d’Alene ، آیداهو است و ادعا می کند یکی از “حق ثبت اختراع اولیه در جهان برای چاپ با الیاف مداوم است”
CF3D یک فرایند نسبتاً منحصر به فرد است ، زیرا ترکیبی از تقویت کننده های فیبر مداوم با فناوری رزین گرمازا است. با استفاده از یک بازوی رباتیک ، یک عامل نهایی CF3D با هم رسوب الیاف خشک یکپارچه شده در یک ماتریس رزین پلیمری پخت سریع کار می کند. مخلوط فیبر و رزین بلافاصله پس از رسوب بهبود می یابد و در نتیجه یک قطعه جامد ناهمسانگرد با خواص استحکام قابل تنظیم می شود. این فناوری هم با الیاف ساختاری (کربن ، شیشه و آرامید) و هم با الیاف عملکردی (نوری و فلزی) سازگار است.
مواد جدید GFRP با معرفی دمای انتقال شیشه (Tg) 227 درجه سانتیگراد و حداقل از دست دادن مقاومت در دمای بالا ، این فناوری را یک گام جلوتر می برد. این کامپوزیت همچنین به بخشهای فیبر حجم (FVF) بیش از 50٪ با محتوای خالی کمتر از 1.5٪ دست می یابد ، قطعات بزرگ با مقاومت بالا را امکان پذیر می کند که در غیر این صورت با استفاده از تکنیک های سنتی کامپوزیت غیرممکن است.
قطعات مولد کامپوزیت چاپ سه بعدی
با توجه به توانایی های CF3D ، زیمنس فرصتی را برای نوسازی زنجیره تامین ژنراتور خود دید. اکثر قریب به اتفاق اجزای ژنراتور در حال حاضر با استفاده از یک فرآیند ریخته گری فلز معمولی تولید می شود که برای حجم کم هزینه بر است و به سربازی طولانی نیاز دارد. خود قطعات برای حفظ مقاومت بالا در شرایط عملیاتی دمای بالا مورد نیاز هستند.
با ترکیب کامپوزیت GFRP با CF3D ، شرکای پروژه توانستند 5 برابر کاهش در هزینه های تولید داشته باشند در حالی که زمان سرب را از 10 ماه به 3 هفته کاهش می دهند. از آنجا که قطعات از نظر توپولوژی بهینه شده بودند ، وزن و مصرف مواد نیز به طور قابل توجهی کاهش یافت. به عنوان یک پاداش ، زیمنس انتظار دارد که صرفه جویی در دراز مدت در انرژی قطعات چاپ شده 3D به بیش از 1 میلیون دلار برسد.
تایلر آلوارادو ، مدیر عامل شرکت کامپوزیت های پیوسته ، می افزاید: “استفاده از CF3D برای تولید اجزای مولد یکی از نمونه هایی است که فناوری ما فرآیندهای تولید فعلی را مختل می کند و قطعات فلزی را با مواد کامپوزیتی با عملکرد بالا جایگزین می کند.” “همکاری ما با زیمنس انرژی نشان دهنده توانایی ما در توسعه و سفارشی کردن راه حل های مواد با نیازهای سختگیرانه مکانیکی است.
او از تولید ریخته گری به سمت تولید مواد افزودنی دارای مزایای انکارناپذیری فراتر از بخش انرژی است. در هوا فضا ، اخیراً شرکت های فناوری خواهر GE Aviation و GE Additive چاپ سه بعدی چهار قطعه موتور توربین گاز را برای اولین بار آغاز کردند. GE Aviation با ذکر هزینه ها و زمان عرضه به عنوان عوامل اصلی در این تصمیم ، علی رغم داشتن مجموعه ای از قالب های ریخته گری برای کلاهک های آداپتور هوا ، از ریخته گری سرمایه گذاری به تولید مواد افزودنی فلز تغییر جهت داد.
در جای دیگر ، ارائه دهنده سیستم تولید Ingersoll Machine Tools به تازگی با شرکت هواپیمایی بل برای چاپ سه بعدی یک ابزار ترمیم خلاuum به طول 22 فوت که برای تولید تیغه های روتور هلیکوپتر استفاده می شود ، همکاری کردند. با انتخاب چاپ سه بعدی قطعه به جای ماشینکاری در قالب مقیاس بزرگ ، شرکا توانستند زمان اجرای پروژه را از پنج ماه به سه هفته کاهش دهند.
