ETH Ciuricho studentai sukūrė lazerinį miltelių lovos suliejimo mašiną, einančią po apskrito įrankio keliu, kad atspausdintumėte apvalius komponentus, o tai leidžia perdirbti kelis metalus vienu metu. Sistema žymiai sumažina gamybos laiką ir atveria naujas galimybes kosmoso ir pramonei. ETH pateikė mašinos patento paraišką, o rezultatai skelbiamiCIRP metraščiai.
Šiandien praktiškai visi šiuolaikiniai raketų varikliai priklauso nuo 3D spausdinimo, kad padidintų jų našumą, tvirtai sujungdami struktūrą ir funkciją. ETH Ciuricho studentai dabar sukūrė aukštą - greitį daugialypį - medžiaginį metalinį spausdintuvą: lazerinio miltelių lovos suliejimo mašina, kuri sukasi miltelių nusėdimą ir dujų srauto purkštukus, o tai reiškia, kad jis gali apdoroti kelis metalus vienu metu ir be proceso negyvą laiką. Mašina iš esmės galėtų pakeisti metalinių dalių 3D spausdinimą, todėl žymiai sumažėjo gamybos laikas ir kaina.
„Six Bachelor“ studentų komanda per penktąjį ir šeštąjį semestrus sukūrė naują mašiną pažengusioje gamybos laboratorijoje, vadovaujant ETH profesoriui Markusui Bambachui ir vyresniajam mokslininkui Michaelui Tuckeriui kaip „Focus Project Rapture“ dalį. Per vos devynis mėnesius studentai suprato, pastatė ir išbandė savo idėją. Mašina ypač skirta aviacijos ir kosmoso programoms, kuriose yra maždaug cilindrinės geometrijos, tokios kaip raketų purkštukai ir turbomachinerija, tačiau ji taip pat domina mechaninę inžineriją.
Suteikti prieigą prie pažangių technologijų
Projekto vedėjas Tuckeris paaiškina, kad projektas kilo iš labai konkretaus iššūkio: Bi - skysčio -} kurstant raketų purkštukus ARIS, Šveicarijos akademinės erdvės iniciatyvai, kuri sukuria savo raketas su vizijomis į kosmosą. Per ateinančius kelerius metus ARIS siekia pasiekti Kármán liniją - tarptautiniu mastu pripažinta erdvės riba, nustatyta 100 kilometrų aukštyje, virš kurios atmosfera yra per plona, kad galėtų palaikyti skrydį orlaiviu be specialios varomosios jėgos.
Norint atlaikyti intensyvų šilumą ir slėgį ilgesniam paleidimui, raketų purkštukai turėtų būti idealūs iš kelių metalų. Pvz., Jų interjeras gali būti pagamintas iš šilumos - vario laidus su integruotais aušinimo kanalais ir jų šilumos išore - atspariu nikelio lydiniu. "Mažiems žaidėjams, tokiems kaip mūsų„ Student Rocket “komanda, tokia daugialypė - materialinė technologija iki šiol buvo per daug sudėtinga ir per brangi, todėl ji nėra pasiekiama", - sako Tuckeris.
Sukimosi 3D spausdinimas
Naujos mašinos širdis yra besisukanti platforma, įgalinanti aukštą - greičio spausdinimo procesą. Skirtingai nuo įprastų tiesinio lazerinio miltelių lovos suliejimo mašinų, kur, kai ištirpsta kiekvienas sluoksnis, reikia naudoti naują miltelių sluoksnį, „Rapture Machine“ veikia ne - sustabdykite savo besisukančios platformos dėka. Tai reiškia, kad milteliai vienu metu naudoja ir sulieja lazeriu, o tai žymiai padidina produktyvumą. Tai sumažina cilindrinių komponentų gamybos laiką daugiau nei dviem trečdaliais.
„Šis procesas idealiai tinka raketų purkštukams, besisukantiems varikliams ir daugeliui kitų komponentų aviacijos ir kosmoso pramonėje“, - sako Tuckeris. „Paprastai jie turi didelį skersmenį, bet labai plonas sienas“, - priduria jis. Nors mašina taip pat gali gaminti ne - ašimetrinius ar net dalių masyvus, pasukimo metodas yra ypač efektyvus gaminant būtent šią geometriją.
Spausdindami du metalus vienu metu
Besisukanti mašina vienoje operacijoje gali apdoroti du skirtingus metalus. Įprastinės sistemos reikalauja kelių žingsnių ir daug didesnį metalo miltelių kiekį. Kadangi mišrių miltelių atskyrimas ir atsigavimas išlieka atviras iššūkis, šiandien didžioji dalis šių miltelių tampa atliekomis. Naujasis metodas nusodina tik medžiagą, kur jos iš tikrųjų reikia komponente, taip sumažinant atliekas.
Mašinoje yra mechanizmas, kuris pučia inertines dujas toje vietoje, kur sulydomi milteliai. Tai neleidžia komponentui oksiduoti, kol jis spausdinamas. Soot, purslai ir kiti pagal - produktus sistemingai ekstrahuojami per lizdą. „Iš pradžių mes nepakankamai įvertinome, kokiu mastu dujų srauto mechanizmas veikia produkto kokybę“, - sako Tuckeris. "Dabar mes žinome, kad tai labai svarbu". Naujai sukurtos mašinos besisukančios architektūros dėka vietinės dujų srauto sąlygos gali būti kontroliuojamos daug griežčiau nei naudojant įprastą mašiną.
Individualizuoti, o ne standartiniai komponentai
Kurdami naują lazerinio miltelių lovos suliejimo mašiną, studentai susidūrė su daugybe techninių iššūkių, iš kurių vienas buvo susijęs su nuskaitymo lazerio sinchronizavimu su dujų įleidimo ir miltelių tiekimo sukimu. Be to, kadangi daugelis mašinoms reikalingų dalių nėra komerciškai prieinamos, komanda suprojektavo savo. Tai apima pasukamą dujų įleidimo angos jungtį ir sistemą, kuri eksploatuojant automatiškai užpildo miltelius.
Nepaisant to, studentų komandai pavyko sukurti mašiną, kuri beveik atrodo pasirengusi pramoninei pritaikymui. Tuckeriui tai buvo vienas iš svarbiausių „Focus“ projekto akcentų: „Tai, kad studentų komanda sukūrė ir sukūrė veikiančią mašiną per devynis mėnesius, yra gana nuostabu“.
Aviacijos ir kosmoso potencialas, e - mobilumas ir dar daugiau
Komanda ne tik konkrečios ARIS ir aviacijos ir kosmoso pramonei, bet ir kitų sektorių, tokių kaip orlaivių ir dujų turbinos, galimas pritaikymas, ir elektros varikliams, kur žiedas - formos geometrijos yra norma. Dėl savo naujumo ir didžiulio komercinio potencialo patento paraiška buvo paduota ETH, apimanti rotacinę daugialypę - medžiagos lazerinių miltelių lovų sintezės technologiją, kuri nuo to laiko buvo nominuota ETH kibirkščių apdovanojimui.
Komponentų, pagamintų iki šiol su prototipu, skersmuo yra iki 20 centimetrų. Tyrimų komanda dabar siekia padidinti procesą iki didesnio greičio ir didesnio skersmens, ir jie šiuo metu ieško pramonės partnerių, kurie galėtų bendradarbiauti su jais, kad galėtų toliau plėtoti ir diegti šią revoliucinę technologiją.
