Potrzebujesz niestandardowego kolektora lub wycofanej ze sprzedaży części zamiennej? Druk 3D to idealne rozwiązanie do tworzenia elementów związanych z płynami i gazami.
Producenci od wieków wytwarzają rury, zawory i różne elementy do przepływu cieczy i powietrza. Co zatem druk 3D wnosi do tej dziedziny? Odpowiedź tkwi w możliwościach projektowania, szybkości produkcji i innowacyjnych rozwiązaniach. Firmy, zwłaszcza w branży energetycznej, coraz częściej wybierają druk 3D, ponieważ pozwala on na przeprojektowanie części, czyniąc je lżejszymi, bardziej kompaktowymi i wydajniejszymi. Technologia ta umożliwia tworzenie skomplikowanych geometrii, takich jak przecinające się rury czy złożone przegrody wewnętrzne, które są trudne lub niemożliwe do wykonania tradycyjnymi metodami. Elementy, które tradycyjnie składały się z dziesiątek części, jak silniki rakietowe, można teraz wydrukować jako jednolitą całość, oszczędzając przy tym czas produkcji.
Jednak nie tylko przemysł naftowy, gazowy i lotniczy dostrzega potencjał druku 3D. Małe i średnie przedsiębiorstwa również zauważają korzyści z wykorzystania tej technologii do produkcji niestandardowych kolektorów, złączy, wymienników ciepła i innych elementów, zarówno metalowych, jak i plastikowych. Druk 3D umożliwia także szybką i tanią produkcję standardowych złączek i rur, które są przestarzałe i nie są już dostępne na rynku, co jest szczególnie ważne dla firm potrzebujących pojedynczych części zamiennych.
W niniejszym przewodniku omówimy nie tylko, dlaczego części drukowane w technologii 3D są stosowane w systemach zarządzania cieczami i gazami, ale również, kto się tym zajmuje, gdzie można znaleźć modele cyfrowe do druku, jak zamówić części oraz jak różne technologie druku 3D wypadają w porównaniu z tradycyjnymi metodami pod względem właściwości mechanicznych.
Znajdowanie lub tworzenie modelu cyfrowego dla swojej części
Każda część drukowana w technologii 3D zaczyna się od cyfrowego modelu, zapisanego jako plik STL lub 3MF, jak ten łącznik rurowy. Jeśli nie posiadasz takiego modelu, istnieje kilka opcji jego uzyskania. Możesz zlecić zeskanowanie fizycznej części w 3D lub zrobić to samodzielnie. Jeżeli masz jedynie pomysł na część, możesz skorzystać z usługi projektowania lub znaleźć podobny model w repozytoriach plików, takich jak GrabCAD, Printables czy Thingiverse, a następnie dostosować projekt w oprogramowaniu CAD, np. Fusion 360 lub TinkerCAD.
Gdy posiadasz już model cyfrowy, możesz go wydrukować na własnej drukarce lub przesłać do usługodawcy druku 3D. Wybór materiału i technologii druku zależy od przeznaczenia części i warunków, w jakich będzie pracować.
Technologie druku 3D dla części do zarządzania płynami i gazami
Wszystkie technologie druku 3D opierają się na budowaniu części warstwa po warstwie, co rodzi pytanie, czy takie części mogą być szczelne i wytrzymałe. Odpowiedź zależy od wybranej technologii i drukarki.
Modelowanie metodą osadzania topionego materiału (FDM) to popularna metoda druku 3D, wykorzystująca polimerowe sznury materiału. Plastik jest podgrzewany do stanu bliskiego stopienia, a następnie przepuszczany przez dyszę, tworząc warstwy. Szczelność tak wydrukowanych części zależy od wielu czynników, takich jak grubość ścianek czy czas schnięcia między warstwami. W przypadku FDM istnieją maszyny i materiały, które mogą zapewnić szczelność, ale też takie, które mogą nie spełniać standardów.
Selektywne spiekanie laserowe (SLS) wykorzystuje laser do topienia proszku polimerowego, warstwa po warstwie. Choć linie warstw są mniej widoczne niż w przypadku FDM, wciąż mogą one wpływać na właściwości części. Multi Jet Fusion (MJF), podobnie jak SLS, wykorzystuje proszek, ale oferuje lepsze topienie i przyczepność międzywarstwową. Inne technologie podobne do MJF to High Speed Sintering (HSS) oraz Selective Absorption Fusion (SAF).
Metal laser powder bed fusion (LPBF) to najpopularniejsza metoda druku 3D dla części metalowych, która pozwala na tworzenie elementów o właściwościach mechanicznych zbliżonych do tych formowanych wtryskowo.
Metal laser powder bed fusion (LPBF) to najpopularniejsza metoda druku 3D dla części metalowych, która pozwala na tworzenie elementów o właściwościach mechanicznych zbliżonych do tych formowanych wtryskowo.
Zaawansowane tworzywa sztuczne i metale do druku 3D
Choć aluminium i stal nierdzewna są tradycyjnymi materiałami do zastosowań w zarządzaniu cieczami i gazami, nowoczesne polimery, takie jak PEEK czy nylon z dodatkiem włókna węglowego, zyskują na popularności dzięki swojej lekkości.
Imponujące przykłady części do zarządzania płynami i gazami
Kolektory wydechowe BBi Autosport do Porsche Turbo Race, wykonane z Inconelu przy użyciu druku 3D i technologii łączenia laserowego proszku metalu, charakteryzują się zoptymalizowanymi długościami kanałów wydechowych oraz scalonymi kolektorami. Wybór Inconelu zamiast stali nierdzewnej wynika z jego lepszej wytrzymałości na zmęczenie cieplne, odporności na korozję oraz wysokiej odporności na ciepło, jak twierdzi BBi.
Stefan Papadakis z Papadakis Racing prezentuje kolektor silnika GR Supra, wydrukowany w 3D z metalu Inconel 625. Część została wykonana w sekcjach przez Mimo Technik przy użyciu drukarek 3D Nikon SLM. W swoim szczegółowym filmie Papadakis omawia proces projektowania i produkcji tej części.
Helsinki Music Centre zaprezentowało długo oczekiwane nowe organy koncertowe w styczniu 2024 roku. Organy, które posiadają 124 głosy, są największymi nowoczesnymi organami sali koncertowej na świecie. Ponadto, są jednym z dwóch instrumentów tego typu, które można uznać za dzieła sztuki same w sobie. Zewnętrzne, „kręte piszczałki”, które pełnią zarówno funkcję dekoracyjną, jak i praktyczną, zostały wykonane w technologii 3D z biokompozytowego materiału.
MAN Truck & Bus niedawno stanął przed wyzwaniem pilnego zakupu 10 kolektorów z brązu do zasilania wodą chłodzącą silnik morskiego, które nie były już produkowane. Konwencjonalne metody pozyskiwania, takie jak tworzenie modeli, odlewanie i obróbka mechaniczna, byłyby zbyt czasochłonne i kosztowne w przypadku tylko 10 części. W odpowiedzi na ten problem, MAN zeskanował istniejący kolektor, tworząc cyfrowy plik, a następnie zlecił firmie Replique wydrukowanie części z brązu przy użyciu druku 3D. Testy wytrzymałościowe przeprowadzone w dziale technologii materiałowych MAN wykazały, że wybrany materiał oferował lepsze właściwości techniczne niż oryginalny, jak informuje Replique.
Niestandardowy Hoonitruck od Forda zawierał kolektor, który został wydrukowany w 3D i jest jedną z największych metalowych części tego typu zastosowanych w działającym pojeździe w historii motoryzacji. Inżynierowie Ford Performance w USA przeprowadzili symulacje wydajności silnika i współpracowali z zespołem inżynierów badawczych Forda w Europie, aby zaprojektować część oraz przeprowadzić analizę strukturalną. We współpracy z Digital Additive Production Institute z RWTH Aachen w Niemczech, zespół stworzył skomplikowany aluminiowy kolektor dolotowy, który kieruje powietrze z turbosprężarek do cylindrów silnika.
Źródło: https://all3dp.com/
