ETH Zürih'teki öğrenciler, yuvarlak bileşenleri yazdırmak için dairesel bir araç yolu izleyen ve aynı anda birden fazla metalin işlenmesine izin veren bir lazer toz yatak füzyon makinesi geliştirdiler. Sistem üretim süresini önemli ölçüde azaltır ve havacılık ve endüstri için yeni olanaklar açar. ETH, makine için bir patent başvurusu yaptı ve sonuçlarCIRP Annals.
Bugün, neredeyse tüm modern roket motorları, yapı ve fonksiyon arasındaki sıkı bağlantı ile performanslarını en üst düzeye çıkarmak için 3D baskıya güvenmektedir. ETH Zürih'teki öğrenciler artık yüksek - hızlı bir multi - malzeme metal yazıcısı oluşturdular: yazdırılırken toz birikimi ve gaz akışı nozullarını döndüren bir lazer toz yatak füzyon makinesi, yani birkaç metali eşzamanlı olarak işleyebileceği ve ölü süresi olmadan işleyebileceği anlamına gelir. Makine, metal parçaların 3D baskısını temelden değiştirebilir, bu da üretim süresinde ve maliyette önemli azalmalara neden olabilir.
Beşinci ve altıncı dönemlerinde altı lisans öğrencisi ekibi, Focus Project Rapture'ın bir parçası olarak ETH profesörü Markus Bambach ve kıdemli bilim adamı Michael Tucker'ın rehberliğinde gelişmiş üretim laboratuvarında yeni makineyi geliştirdi. Sadece dokuz ay içinde öğrenciler fikirlerini fark ettiler, inşa ettiler ve test ettiler. Makine, özellikle roket nozulları ve turboakineri gibi yaklaşık silindirik geometrilere sahip havacılık uygulamalarına yöneliktir, ancak aynı zamanda makine mühendisliği için de geniş ilgi çekicidir.
Gelişmiş teknolojiye erişim sağlamak
Project Lider Tucker, projenin çok özel bir zorluktan kaynaklandığını açıklıyor: BI - sıvı -, uzaya ulaşma vizyonlarıyla kendi roketlerini inşa eden İsviçre Akademik Uzay Girişimi ARIS için roket nozulları. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, Aris, atmosferin özel itiş olmadan uçaklarla uçuşunu desteklemek için çok ince olan 100 kilometrelik bir yükseklikte yer alan uluslararası kabul gören alan sınırına - Kármán hattına ulaşmayı hedefliyor.
Uzatılmış bir fırlatma üzerindeki yoğun ısıya ve basıncına dayanabilmek için, roket nozulları ideal olarak çoklu metallerden yapılmalıdır. Örneğin, iç kısımları entegre soğutma kanalları ve bir ısının dış cephesi - dirençli nikel alaşımının dış kısmı ile Isı -. Tucker, "Öğrenci roket ekibimiz gibi küçük oyuncular için, bu tür bir çoklu - malzeme teknolojisi şimdi çok karmaşık ve çok pahalı, ulaşılamayacak."
Rotasyonel 3D baskı
Yeni makinenin kalbi, yüksek - hızlı baskı işlemini sağlayan dönen bir platformdur. Her katın eritildikten sonra yeni bir toz tabakasının uygulanması gereken geleneksel doğrusal lazer toz yatak füzyon makinelerinin aksine, rapture makinesi dönen platformu sayesinde - olmayan - olmayan çalışır. Bu, tozun lazer tarafından aynı anda uygulandığı ve kaynaştırıldığı anlamına gelir, bu da üretkenliği önemli ölçüde artırır. Bu, silindirik bileşenler için üretim süresini üçte birinden fazla azaltır.
Tucker, "Bu süreç, havacılık endüstrisindeki roket nozulları, dönen motorlar ve diğer birçok bileşen için idealdir." "Tipik olarak büyük bir çapı var ama çok ince duvarlara sahipler" diye ekliyor. Makine aynı zamanda - eksenli simetrik veya hatta parça dizileri üretebilmesine rağmen, dönen yöntem özellikle bu geometriyi üretmek için etkilidir.
Aynı anda iki metal yazdırmak
Dönen makinesi, tek bir işlemde iki farklı metali işleyebilir. Geleneksel sistemler birkaç adım ve çok daha fazla miktarda metal toz gerektirir. Karışık tozun ayrılması ve geri kazanılması açık bir zorluk olarak kaldıkça, bugün bu tozun çoğu atık haline gelir. Yeni yöntem sadece bileşen içinde gerçekten ihtiyaç duyulan malzemeyi biriktirir, böylece atıkları azaltır.
Makine, tozun kaynaştığı alan üzerinde inert gaz üfleyen bir mekanizmaya sahiptir. Bu, basılı olarak bileşenin oksitlenmesini önler. Kurum, Spatter ve diğerleri - ürünleri tarafından bir çıkış yoluyla sistematik olarak çıkarılır. Tucker, "İlk başta gaz akış mekanizmasının ürün kalitesini ne ölçüde etkilediğini hafife aldık" diyor. "Şimdi bunun çok önemli olduğunu biliyoruz." Yeni geliştirilen makinenin dönen mimarisi sayesinde, yerel gaz akış koşulları geleneksel bir makineden çok daha sıkı kontrol edilebilir.
Standart bileşenler yerine özelleştirilmiş
Öğrenciler, biri tarama lazerinin gaz girişi ve toz beslemesinin dönüşüyle senkronize edilmesini içeren yeni lazer toz yatak füzyon makinesini geliştirirken bir dizi teknik zorlukla karşılaştılar. Buna ek olarak, makine için gereken parçaların çoğu ticari olarak mevcut olmadığından, ekip kendilerini tasarladı. Bunlar, gaz girişi için döndürülebilir bir bağlantı ve çalışma sırasında tozu otomatik olarak dolduran bir sistemi içerir.
Bununla birlikte, öğrenci ekibi neredeyse endüstriyel uygulamaya hazır görünen bir makine oluşturmayı başardı. Tucker için bu, odak projesinin en önemli olaylarından biriydi: "Bir öğrenci ekibinin dokuz ay içinde işlevsel bir makine geliştirmesi ve inşa etmesi oldukça dikkat çekici."
Havacılık ve uzay potansiyeli, E - hareketlilik ve daha fazlası
ARIS ve genel olarak havacılık endüstrisi için somut uygulamaların yanı sıra ekip, uçak ve gaz türbinleri gibi diğer sektörlerde ve - şekilli geometrilerin norm olduğu elektrik motorları için potansiyel uygulamalar görür. Yenilik ve muazzam ticari potansiyeli sayesinde, o zamandan beri ETH Spark Ödülü'ne aday gösterilen Rotary Multi - Malzeme Lazer Toz Yatağı Füzyon Teknolojisini kapsayan bir patent başvurusu yapıldı.
Prototip ile şimdiye kadar üretilen bileşenler, 20 santimetreye kadar çapa sahiptir. Araştırma ekibi şimdi süreci daha yüksek hızlara ve daha büyük çaplara ölçeklendirmeye çalışıyor ve şu anda bu devrimci teknolojiyi daha da geliştirmek ve dağıtmak için onlarla işbirliği yapmak için endüstri ortakları arıyorlar.
