Όπως επισημαίνεται στην Παγκόσμια Προοπτική Αεροδιαστημικής και Αμυντικής Βιομηχανίας της Deloitte για το 2019, καθώς η αεροδιαστημική και η αμυντική βιομηχανία συνεχίζει να αυξάνεται, η ζήτηση παραγωγής θα συνεχίσει επίσης να αυξάνεται. Και, όταν σχεδιάζετε για εφαρμογές αεροδιαστημικής και άμυνας, η επιλογή υλικού είναι κρίσιμη. Για εξαρτήματα εκτός εδάφους, η μείωση του αριθμού και του βάρους των εξαρτημάτων είναι το κλειδί. Σε αυτές τις περιοχές, κάθε γραμμάριο βάρους που χάνεται θα φέρει μεγάλα οφέλη.
Το τιτάνιο έχει εξαιρετικά υψηλό σημείο τήξης, που ξεπερνά τους 1600 βαθμούς, και είναι επίσης ένα τυπικό δύσκολο στη μηχανή υλικό, που είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο κοστίζει περισσότερο από άλλα μέταλλα. Το Ti6Al4V είναι σήμερα το πιο χρησιμοποιούμενο υλικό από κράμα τιτανίου. Δεν είναι μόνο ελαφρύ σε βάρος, αλλά έχει επίσης υψηλή αντοχή και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτά τα χαρακτηριστικά το καθιστούν πολύ δημοφιλές στον αεροδιαστημικό τομέα. Οι συνήθεις εφαρμογές περιλαμβάνουν λεπίδες, δίσκους, περιβλήματα και άλλα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στο τμήμα χαμηλής θερμοκρασίας των ανεμιστήρων κινητήρα και των συμπιεστών, με εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας 400-500 βαθμούς . Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή εξαρτημάτων ατράκτου και διαστημικής κάψουλας, περιβλημάτων πυραυλοκινητήρων και ελικοπτέρων Rotor hub, κ.λπ. Ωστόσο, παρά την υψηλή θερμοκρασία και την αντοχή του στη διάβρωση, το τιτάνιο είναι κακός αγωγός ηλεκτρισμού, γεγονός που το καθιστά κακή επιλογή για ηλεκτρικές εφαρμογές. Τα κράματα τιτανίου είναι επίσης πιο ακριβά σε σύγκριση με άλλα ελαφριά μέταλλα όπως το αλουμίνιο.
Η χρήση της τεχνολογίας κατασκευής προσθέτων συμβάλλει στη μείωση του κόστους επεξεργασίας και της σπατάλης πρώτων υλών και έχει σημαντικά οικονομικά πλεονεκτήματα. Τα κράματα με βάση το τιτάνιο είναι επίσης τα πιο συστηματικά και ώριμα συστήματα κραμάτων για την έρευνα στην κατασκευή προσθέτων. Τα πρόσθετα κατασκευασμένα εξαρτήματα από κράμα τιτανίου έχουν εφαρμοστεί στον αεροδιαστημικό τομέα ως φέρουσες κατασκευές. Σύμφωνα με την έρευνα της αναφοράς τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης, η Aero Met των Ηνωμένων Πολιτειών άρχισε να παράγει δοκιμαστικά τεμάχια δευτερεύουσας δομής φέρουσας δομής από κράμα τιτανίου σε μικρές παρτίδες για αρμό Boeing F/A-18E/F που βασίζεται σε φορέα μαχητικά/επιθετικά αεροσκάφη το 2001 και πρωτοστάτησαν στην κατασκευή κράματος τιτανίου LMD το 2002. Εφαρμογή δευτερευόντων φέροντα δομικά μέρη σε αεροσκάφη επαλήθευσης F/A{10}}. Το Πανεπιστήμιο Αεροναυτικής και Αστροναυτικής του Πεκίνου έχει σπάσει τη βασική τεχνολογία της κατασκευής πρόσθετων λέιζερ κραμάτων τιτανίου. Οι ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες των κραμάτων είναι σημαντικά υψηλότερες από αυτές των σφυρηλατήσεων. Το Northwestern Polytechnical University χρησιμοποίησε τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων λέιζερ για να κατασκευάσει τις λωρίδες άνω και κάτω άκρων του κεντρικού πτερυγίου του αεροσκάφους C919 για την China Commercial Aircraft Corporation, με μέγεθος 3000mm×350mm×450mm και μάζα 196kg.
Κατασκευή πρόσθετων αλουμινίου και η αεροδιαστημική βιομηχανία
Τα κράματα με βάση το αλουμίνιο έχουν χαμηλή πυκνότητα, υψηλή ειδική αντοχή, ισχυρή αντοχή στη διάβρωση, καλή μορφοποίηση, καλές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες και είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα δομικά υλικά μη σιδηρούχων μετάλλων στη βιομηχανία. Για την κατασκευή προσθέτων λέιζερ, τα υλικά με βάση το αλουμίνιο είναι τυπικά δύσκολα στην επεξεργασία υλικά, τα οποία καθορίζονται από τις ειδικές φυσικές τους ιδιότητες (χαμηλή πυκνότητα, χαμηλός ρυθμός απορρόφησης λέιζερ, υψηλή θερμική αγωγιμότητα και εύκολη οξείδωση κ.λπ.). Από την άποψη της διαδικασίας σχηματισμού πρόσθετων, η πυκνότητα του κράματος αλουμινίου είναι μικρή, η ρευστότητα της σκόνης είναι σχετικά φτωχή, η ομοιομορφία τοποθέτησης στο στρώμα σκόνης σχηματισμού SLM είναι κακή ή η συνέχεια της μεταφοράς σκόνης στη διαδικασία LMD είναι κακή. , η ακρίβεια και η ακρίβεια του συστήματος διασποράς σκόνης/τροφοδοσίας σκόνης στον εξοπλισμό κατασκευής προσθέτων λέιζερ είναι υψηλές.
Τα κράματα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται σήμερα στην κατασκευή προσθέτων είναι κυρίως κράματα Al-Si, μεταξύ των οποίων τα AlSi10Mg και AlSi12 με καλή ρευστότητα έχουν μελετηθεί εκτενώς. Ωστόσο, λόγω της υλικής φύσης του κράματος αλουμινίου από χυτό κράμα Al-Si, παρόλο που παρασκευάζεται με μια βελτιστοποιημένη διαδικασία κατασκευής πρόσθετων λέιζερ, η αντοχή σε εφελκυσμό είναι δύσκολο να ξεπεράσει τα 400 MPa, γεγονός που περιορίζει την απόδοση υπηρεσιών του στην αεροδιαστημική και σε άλλους τομείς. Χρήση σε φέροντα μέλη.
Για την περαιτέρω απόκτηση υψηλότερων μηχανικών ιδιοτήτων, πολλές επιχειρήσεις και πανεπιστήμια στο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχουν επιταχύνει το ρυθμό έρευνας και ανάπτυξης τα τελευταία χρόνια και ένας μεγάλος αριθμός κραμάτων αλουμινίου υψηλής αντοχής που προορίζονται για την κατασκευή προσθέτων έχουν κυκλοφορήσει στην αγορά. Η Airbus ανέπτυξε το Scalmalloy, το πρώτο στον κόσμο υλικό σκόνης από κράμα αλουμινίου υψηλής αντοχής αφιερωμένο στην κατασκευή προσθέτων, ανταποκρινόμενο στις ανάγκες κατασκευής πρόσθετων εξαρτημάτων από κράμα αλουμινίου για τις αερομεταφορές. Η αντοχή σε εφελκυσμό σε θερμοκρασία δωματίου είναι 520 MPa. Έχει εφαρμοστεί στην πρόσθετη κατασκευή δομικών μερών καμπίνας αεροσκαφών Α320. Η αντοχή του κράματος αλουμινίου υψηλής αντοχής 7A77.60L που αναπτύχθηκε από το Ερευνητικό Εργαστήριο Hughes (HRL) στις Ηνωμένες Πολιτείες υπερβαίνει τα 600Mpa, καθιστώντας το πρώτο σφυρήλατο ισοδύναμο κράμα αλουμινίου υψηλής αντοχής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή προσθέτων. Το Marshall Space Flight Center της NASA άρχισε να χρησιμοποιεί Αυτό το υλικό χρησιμοποιείται στην παραγωγή αεροδιαστημικών εξαρτημάτων μεγάλης κλίμακας. Η αναφορά τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης ανέφερε επίσης ότι το νέο ειδικό κράμα αλουμινίου υψηλής αντοχής για τρισδιάστατη εκτύπωση που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε από το εγχώριο Ινστιτούτο Βιομηχανικών Ερευνών CRRC έχει ξεπεράσει το όριο ευρεσιτεχνίας της Airbus. Η σταθερότητα ξεπερνά τα 560 MPa, η οποία είναι σημαντικά καλύτερη από την απόδοση εκτύπωσης της σκόνης κράματος αλουμινίου Scalmalloy® της Airbus. Μπορεί να καλύψει τις ανάγκες της τρισδιάστατης εκτύπωσης για εξαρτήματα κατασκευής υψηλών προδιαγραφών, όπως εξοπλισμό οικιακής σιδηροδρομικής μεταφοράς και αεροδιαστημική. εφαρμογές κατασκευής υλικών.
