पाउडर में भविष्य

स्वीडिश कंपनी VBN कंपोनेंट्स एडिटिव्स के साथ पाउडर का उपयोग करके एडिटिव टेक्नोलॉजी का उपयोग करके स्टील उत्पादों का उत्पादन करती है, मुख्य रूप से टूल्स जैसे ड्रिल और मिलिंग कटर। 3डी प्रिंटिंग तकनीक फोर्जिंग और मशीनिंग की आवश्यकता को समाप्त करती है, कच्चे माल की खपत को कम करती है, और अंतिम उपयोगकर्ताओं को उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री का व्यापक विकल्प प्रदान करती है।

वीबीएन घटकों की पेशकश में शामिल हैं उदा। विबेनाइट 290जो, स्वीडिश कंपनी के अनुसार, दुनिया का सबसे कठोर स्टील (72 HRC) है। विबेनाइट 290 बनाने की प्रक्रिया सामग्री की कठोरता को धीरे-धीरे अधिकतम तक बढ़ाना है। एक बार इस कच्चे माल से वांछित भागों को मुद्रित करने के बाद, पीसने या ईडीएम के अलावा किसी और प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं होती है। कोई काटने, मिलिंग या ड्रिलिंग की आवश्यकता नहीं है। इस प्रकार, कंपनी 200 x 200 x 380 मिमी तक के आयाम वाले भागों का निर्माण करती है, जिसकी ज्यामिति अन्य निर्माण तकनीकों का उपयोग करके उत्पादित नहीं की जा सकती है।

स्टील की हमेशा जरूरत नहीं होती है। एचआरएल प्रयोगशालाओं की एक शोध टीम ने एक 3डी प्रिंटिंग समाधान विकसित किया है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु उच्च शक्ति के साथ। यह कहा जाता है नैनोफंक्शनल विधि. सीधे शब्दों में कहें, नई तकनीक में एक 3D प्रिंटर पर विशेष नैनोफंक्शनल पाउडर लगाना शामिल है, जो तब लेजर पतली परतों के साथ "sintered" होता है, जिससे त्रि-आयामी वस्तु का विकास होता है। पिघलने और जमने के दौरान, परिणामी संरचनाएं नष्ट नहीं होती हैं और मिश्र धातु के इच्छित माइक्रोस्ट्रक्चर के लिए न्यूक्लियेशन केंद्रों के रूप में कार्य करने वाले नैनोकणों के कारण अपनी पूरी ताकत बनाए रखती हैं।

एल्यूमीनियम जैसे उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से भारी उद्योग, विमानन (जैसे धड़) प्रौद्योगिकी और मोटर वाहन भागों में उपयोग किया जाता है। नैनोफंक्शनलाइजेशन की नई तकनीक उन्हें न केवल उच्च शक्ति प्रदान करती है, बल्कि विभिन्न प्रकार के आकार और आकार भी देती है।

घटाव के बजाय जोड़

पारंपरिक धातु के तरीकों में, मशीनिंग द्वारा अपशिष्ट पदार्थ को हटा दिया जाता है। एडिटिव प्रक्रिया रिवर्स में काम करती है - इसमें एक डिजिटल मॉडल के आधार पर लगभग किसी भी आकार के XNUMX डी भागों का निर्माण करते हुए, सामग्री की एक छोटी मात्रा की क्रमिक परतों को लागू करना और जोड़ना शामिल है।

यद्यपि इस तकनीक का पहले से ही प्रोटोटाइप और मॉडल कास्टिंग दोनों के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन बाजार के लिए इच्छित वस्तुओं या उपकरणों के उत्पादन में इसका उपयोग सीधे कम दक्षता और असंतोषजनक सामग्री गुणों के कारण मुश्किल हो गया है। हालांकि, दुनिया भर के कई केंद्रों में शोधकर्ताओं के काम की बदौलत यह स्थिति धीरे-धीरे बदल रही है।

श्रमसाध्य प्रयोग के माध्यम से, XNUMXD प्रिंटिंग की दो मुख्य तकनीकों में सुधार किया गया है: धातु का लेजर निक्षेपण (एलएमडी) आई चयनात्मक लेजर पिघलने (यूएलएम)। लेज़र तकनीक सटीक रूप से बारीक विवरण बनाना और अच्छी सतह की गुणवत्ता प्राप्त करना संभव बनाती है, जो कि 50D इलेक्ट्रॉन बीम प्रिंटिंग (EBM) के साथ संभव नहीं है। एसएलएम में, लेजर बीम की नोक को सामग्री के पाउडर पर निर्देशित किया जाता है, स्थानीय रूप से इसे 250 से 3 माइक्रोन की सटीकता के साथ दिए गए पैटर्न के अनुसार वेल्डिंग किया जाता है। बदले में, LMD स्व-सहायक XNUMXD संरचना बनाने के लिए पाउडर को संसाधित करने के लिए एक लेजर का उपयोग करता है।

विमान के पुर्जे बनाने के लिए ये तरीके बहुत आशाजनक साबित हुए हैं। और, विशेष रूप से, लेज़र मेटल डिपोजिशन का अनुप्रयोग एयरोस्पेस घटकों के लिए डिज़ाइन संभावनाओं का विस्तार करता है। उन्हें जटिल आंतरिक संरचनाओं वाली सामग्रियों से बनाया जा सकता है और अतीत में संभव नहीं है। इसके अलावा, दोनों लेजर प्रौद्योगिकियां जटिल ज्यामिति के उत्पाद बनाना और मिश्र धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला से उत्पादों की विस्तारित कार्यक्षमता प्राप्त करना संभव बनाती हैं।

पिछले सितंबर में, एयरबस ने घोषणा की कि उसने अपने उत्पादन A350 XWB को एडिटिव प्रिंटिंग से लैस किया है। टाइटेनियम ब्रैकेट, आर्कोनिक द्वारा निर्मित। यह अंत नहीं है, क्योंकि एयरबस के साथ आर्कोनिक का अनुबंध टाइटेनियम-निकल पाउडर से 3डी प्रिंटिंग के लिए प्रदान करता है। शरीर के अंग i प्रणोदन प्रणाली. हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आर्कोनिक लेजर तकनीक का उपयोग नहीं करता है, लेकिन ईबीएम इलेक्ट्रॉनिक आर्क का अपना उन्नत संस्करण है।

मेटलवर्किंग में एडिटिव टेक्नोलॉजी के विकास में मील का पत्थर 2017 के पतन में डच डेमन शिपयार्ड ग्रुप के मुख्यालय में प्रस्तुत किया गया पहला प्रोटोटाइप होने की संभावना है। जहाज प्रोपेलर धातु मिश्र धातु के नाम पर: वैमपेलर. उपयुक्त परीक्षणों के बाद, जिनमें से अधिकांश पहले ही हो चुके हैं, मॉडल के पास बोर्ड जहाजों पर उपयोग के लिए अनुमोदित होने का मौका है।

चूंकि धातु प्रौद्योगिकी का भविष्य स्टेनलेस स्टील पाउडर या मिश्र धातु घटकों में निहित है, इसलिए इस बाजार में प्रमुख खिलाड़ियों को जानना उचित है। नवंबर 2017 में प्रकाशित "एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग मेटल पाउडर मार्केट रिपोर्ट" के अनुसार, 3 डी प्रिंटिंग मेटल पाउडर के सबसे महत्वपूर्ण निर्माता हैं: जीकेएन, हिताची केमिकल, रियो टिंटो, एटीआई पाउडर मेटल्स, प्रैक्सेयर, आर्कोनिक, सैंडविक एबी, रेनिशॉ, होगनास एबी। , Metaldyne प्रदर्शन समूह, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval।

प्रोपेलर प्रिंट WAAMPeller

द्रव चरण

सबसे प्रसिद्ध धातु योजक प्रौद्योगिकियां वर्तमान में पाउडर के उपयोग पर निर्भर करती हैं (इस प्रकार उपरोक्त विबेनाइट बनाया जाता है) "sintered" और प्रारंभिक सामग्री के लिए आवश्यक उच्च तापमान पर लेजर-फ्यूज्ड। हालाँकि, नई अवधारणाएँ उभर रही हैं। बीजिंग में चीनी विज्ञान अकादमी के क्रायोबायोमेडिकल इंजीनियरिंग प्रयोगशाला के शोधकर्ताओं ने एक विधि विकसित की है "स्याही" के साथ 3 डी प्रिंटिंग, कमरे के तापमान से थोड़ा ऊपर गलनांक के साथ एक धातु मिश्र धातु से युक्त। साइंस चाइना टेक्नोलॉजिकल साइंसेज जर्नल में प्रकाशित एक अध्ययन में, शोधकर्ता लियू जिंग और वांग लेई नैनोकणों के अतिरिक्त गैलियम, बिस्मथ, या इंडियम-आधारित मिश्र धातुओं के तरल-चरण मुद्रण के लिए एक तकनीक का प्रदर्शन करते हैं।

पारंपरिक धातु प्रोटोटाइप विधियों की तुलना में, तरल-चरण 3 डी प्रिंटिंग के कई महत्वपूर्ण फायदे हैं। सबसे पहले, त्रि-आयामी संरचनाओं के निर्माण की अपेक्षाकृत उच्च दर प्राप्त की जा सकती है। इसके अलावा, यहां आप शीतलक के तापमान और प्रवाह को अधिक लचीले ढंग से समायोजित कर सकते हैं। इसके अलावा, तरल प्रवाहकीय धातु का उपयोग गैर-धातु सामग्री (जैसे प्लास्टिक) के संयोजन में किया जा सकता है, जो जटिल घटकों के लिए डिजाइन संभावनाओं को बढ़ाता है।

अमेरिकन नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों ने एक नई धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक भी विकसित की है जो पहले की तुलना में सस्ती और कम जटिल है। धातु पाउडर, लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम के बजाय, यह उपयोग करता है पारंपरिक तंदूर i तरल पदार्थ. इसके अलावा, विधि धातुओं, मिश्र धातुओं, यौगिकों और ऑक्साइड की एक विस्तृत विविधता के लिए अच्छी तरह से काम करती है। यह नोजल सील के समान है जिसे हम प्लास्टिक के साथ जानते हैं। "स्याही" में एक इलास्टोमेर के साथ एक विशेष पदार्थ में घुलने वाला धातु का पाउडर होता है। आवेदन के समय, यह कमरे के तापमान पर है। उसके बाद, भट्ठी में बनाए गए ऊंचे तापमान पर नोजल से लागू सामग्री की परत को पिछली परतों के साथ पाप किया जाता है। तकनीक का वर्णन विशेष जर्नल एडवांस्ड फंक्शनल मैटेरियल्स में किया गया है।

चीनी तरल धातु चरण मुद्रण विधि

2016 में, हार्वर्ड के शोधकर्ताओं ने एक और तरीका पेश किया जो XNUMXD धातु संरचनाएं बना सकता है। "हवा में" मुद्रित. हार्वर्ड यूनिवर्सिटी ने एक 3D प्रिंटर बनाया है, जो दूसरों के विपरीत, परत दर परत वस्तुओं का निर्माण नहीं करता है, लेकिन "हवा में" जटिल संरचनाएं बनाता है - तुरंत जमने वाली धातु से। जॉन ए पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंसेज में विकसित यह उपकरण चांदी के नैनोकणों का उपयोग करके वस्तुओं को प्रिंट करता है। केंद्रित लेजर सामग्री को गर्म करता है और इसे फ्यूज करता है, जिससे विभिन्न संरचनाएं जैसे हेलिक्स का निर्माण होता है।

उच्च परिशुद्धता वाले 3डी प्रिंटेड उपभोक्ता उत्पादों जैसे चिकित्सा प्रत्यारोपण और विमान के इंजन के पुर्जों की बाजार में मांग तेजी से बढ़ रही है। और क्योंकि उत्पाद डेटा दूसरों के साथ साझा किया जा सकता है, दुनिया भर की कंपनियां, अगर उनके पास धातु पाउडर और सही 3D प्रिंटर तक पहुंच है, तो रसद और इन्वेंट्री लागत को कम करने के लिए काम कर सकते हैं। जैसा कि आप जानते हैं, वर्णित प्रौद्योगिकियां पारंपरिक उत्पादन प्रौद्योगिकियों से आगे, जटिल ज्यामिति के धातु भागों के निर्माण की सुविधा प्रदान करती हैं। विशिष्ट अनुप्रयोगों के विकास से कीमतों में कमी आने और पारंपरिक अनुप्रयोगों में भी 3डी प्रिंटिंग के उपयोग के लिए खुलापन आने की संभावना है।

सबसे कठोर स्वीडिश स्टील - 3डी प्रिंटिंग के लिए:

विश्व का सबसे कठोर इस्पात - उप्साला, स्वीडन में बना है

मुद्रण के लिए एल्यूमीनियम फिल्म: 

धातु विज्ञान में सफलता: उच्च शक्ति वाले एल्यूमीनियम की 3डी प्रिंटिंग