산업 용광로 및 보일러 수리에서 금속 3D 프린팅의 역할은 무엇입니까?

1. 복잡한 구조 수리 : 전통 장인 정신의 물리적 제약을 넘어서
높은 - 온도 부식, 열 응력 사이클링 또는 기계식 마모는 연소실, 열 교환 튜브 및 격자와 같은 산업 용광로 및 보일러의 주요 부분에서 국소 장애를 일으킬 수 있습니다. 용접 및 스프레이는 작동 방식에 의해 제한된 전통적인 수리 방법이며 얇은 - 벽으로 된 구조, 내부 흐름 채널 또는 고르지 않은 표면과 같은 복잡한 형상에서는 사용하기가 어렵습니다. 예를 들어, 보일러 슈퍼 히터 헤더는 작동하려면 56 개의 정확한 증기 구멍이 필요합니다. 전통적인 모래 주조에서 코어는 배치되어야하지만, 고온에서 녹은 철은 코어를 움직일 수있어 구멍 위치가 너무 많이 움직입니다. 그 후, 손 드릴링 보정이 필요하므로 많은 비용이 들고 많은 시간이 걸립니다.
-의 디지털 모델링 및 계층 - -}}}}}}}}}}}}}}} -은 금속 3D 프린팅 기술 로이 과제를 완전히 해결했습니다. Boro Casting Company는 3D 모래 인쇄 기술을 사용하여 영국의 Tyseley Steam 기관차 수리 프로젝트에서 14 시간에서 3.5 시간으로 SuperHeater 헤더의 곰팡이를 모으는 데 걸리는 시간을 줄였습니다. 이로 인해 지출의 67%가 절약되었습니다. 또한 추가 작업없이 한 번에 56 개의 증기 구멍을 만들 수있었습니다. 이 사례는 3D 프린팅이 복잡한 코어를 정확하게 배치하고, 오래된 절차에서 핵심 운동에서 발생하는 품질 문제를 제거하고, 토폴로지 최적화 설계를 사용하여 체중을 부여하지 않는 곳에서 에너지 사용을 30% 줄일 수 있음을 보여줍니다.

2. 재료의 성능 커스터마 션 : 매우 가혹한 근무 상황의 수리 요구 충족
Industrial furnaces and boilers work in very difficult conditions, and their parts have to be able to handle a lot of stress, like high temperatures (>1000 °C), high pressures (>10mpa), 산화 및 부식. 니켈 - 기반 및 코발트 - 기반 합금은 고온에서 안정적 인 전통적인 수리 재료의 예입니다. 그러나 내마모성 및 열 충격 저항과 같은 많은 자질 사이의 균형을 찾기가 어렵습니다. 금속 3D 프린팅은 분말의 방식을 변경하고 공정 매개 변수를 제어하여 재료의 특성을 정확하게 사용자 정의 할 수 있습니다.
예를 들어, 항공기 엔진 터빈 블레이드를 고정 할 때, Platinum Technology Company에서 만든 In718 니켈 - 기반 합금 분말은 분말 입자 크기 분포 (d 50=45 μm) 및 산소 함량을 제어합니다 (<50ppm), along with selective laser melting (SLM) technology, achieves a persistent strength of ≥ 900MPa at a high temperature of 650 ℃, meeting the extreme working conditions requirements of aircraft engines. Xi'an Jiaotong University developed the WC Co hard alloy composite powder for use in boilers. It is printed on the cutting teeth of a tunnelling machine using laser selective sintering (SLS) technology. It has a hardness of HRC68, is three times more resistant to wear than traditional forged parts, and can last up to 12 months. This kind of material innovation shows that 3D printing may improve the composition and microstructure of materials in a specific way dependent on the specific working conditions of the area being repaired, like temperature gradient and stress distribution. This is called "on-demand repair."
3. 전체 프로세스 디지털화 : 업계의 효율성 모델 재건 및 수정
사물을 고정하는 오래된 방법은 문제 찾기, 예비 부품 얻기, 가공 및 열처리와 같은 10 단계 이상의 단계가 필요합니다. 몇 달이 걸리며 인간의 경험을 기반으로하며 품질이 크게 바뀝니다. 금속 3D 프린팅 기술의 "디지털 트윈+지능형 제조"모드는 수리 절차를 72 시간 미만으로 가속화하고 전체 프로세스를 따라갈 수있게합니다.
수리 과정은 4 단계로 나눌 수 있습니다.
지능형 감지 : Sick Ranger3 High - 속도 3D 카메라는 0.02mm의 정확도로 46kHz의 프레임 속도로 구성 요소를 스캔합니다. 균열 및 마모와 같은 결함의 크기와 위치를 자동으로 찾습니다.
역 모델링 : Geomagic Design X 소프트웨어를 사용하여 클라우드 데이터를 포인트 클라우드 데이터로 전환하여 토폴로지 최적화 기술과 함께 변경 될 수있는 CAD 모델로 전환하여 여전히 강력한 재료를 사용하지 않도록합니다.
첨가제 제조 : SLM 또는 전자 빔 용융 (EBM) 기술을 사용하여 수리 레이어는 모델 슬라이싱 데이터에 따라 인쇄됩니다. 각 층의 두께는 20 내지 50 μm 사이에서 조절 될 수 있으며, 이는 마이크로 미터 - 레벨 크기 제어를 허용합니다.
Post - 처리 : Hot Isostatic Pressing (HIP)은 내부 구멍을 제거하고 밀도를 99.95%로 올립니다. 그런 다음 어셈블리 정확도 표준을 충족시키기 위해 표면 연마가 수행됩니다.
Rolls Royce 가이 기술을 사용하여 항공기 엔진의 예비 부품을 수정했을 때, 글로벌 재고 가치를 42 억 달러에서 18 억 달러로 줄이고 고객의 비행기가 72 시간에서 8 시간으로 공중으로 돌아 오는 데 걸리는 시간을 줄였습니다. 이로 인해 항공사는 연간 5 억 달러 이상의 운영 비용을 절약했습니다.