Naukowcy przeprowadzili kompleksową ocenę metod wytwarzania, w tym drukowanie 3D, w przypadku wirników

Streszczenie brzmi: "W tym dokumencie różne łańcuchy produkcyjne składające się z wstępnego wykończenia i wykończenia części o kształcie zbliżonym do siatki są porównywane ze sobą dla danej geometrii przykładowej. Elektrochemiczne, a także elektryczne technologie obróbki wyładowczej są brane pod uwagę jako alternatywy dla konwencjonalnych procesów mielenia i szlifowania do wykańczania odlewanych półfabrykatów lub próbek wytwarzanych przez produkcję dodatków. W oparciu o analizę technologiczną przeprowadza się porównanie kosztów, które pozwala na ekonomiczną ocenę różnych łańcuchów procesów w danych warunkach brzegowych i różnych wielkościach produkcji. "

Oprócz elektrochemicznej (ECM) i elektrycznej obróbki wyładowczej ( EDM), zespół przeanalizował również warianty technologii drutowej (WEDM / WECM) dla zewnętrznych geometrii prostych oraz technologie oparte na technologii 3D- (tonącej) dla wewnętrznych przepływów. Przeprowadzili porównanie kosztów metod opartych na analizie technologicznej, która - jak napisali naukowcy - "pozwala na ekonomiczną ocenę różnych łańcuchów procesów pod względem warunków brzegowych i wielkości produkcji."

krok przeprowadzono analizę procesu technologicznego zarówno dla alternatywnych podstawowych procesów kształtowania półwyrobów kół turbosprężarki, jak i dla obróbki wykańczającej geometrii o kształcie zbliżonym do siatki konwencjonalnymi i niekonwencjonalnymi zaawansowanymi procesami obróbki "- napisali naukowcy. "Wartości docelowe były dokładnością geometryczną lepszą niż 0,05 mm i minimalną chropowatością powierzchni Rz = 4 μm."

Odlew z precyzyjnego odlewu można wykorzystać do produkcji półfabrykatu z określonym naddatkiem materiału, a także wiązki elektronów topienia (EBM) druku 3D, choć te ostatnie wymagają przetwarzania końcowego z powodu niewystarczającej dokładności geometrycznej i szorstkiej powierzchni. Możliwe jest wykończenie frezowaniem 5-osiowym, ale ze względu na duże zużycie narzędzia, będzie to wymagało dużego wysiłku. Zespół ustalił, że obróbka strumieniowo-ścierna i szlifowanie wibracyjne nie będą działać.

"Wszystkie technologiczne niezbędne wysiłki zostały ocenione i zagregowane w stosunku do kosztów produkcji w stosunku do standardowego procesu odlewu inwestycyjnego jako podstawy" - napisał zespół na papierze. "Obejmuje to koszty narzędzi (koszty zakupu i czas pracy), koszty surowców (topienie / proszek), energię (średnie zużycie energii) i koszty pracy (wynagrodzenie i wiele prac maszynowych) oraz koszty maszyn (inwestycja, wartość księgowa netto) , przestrzeń, konserwacja, obróbkaczas na część) do głównego i wtórnego procesu, takiego jak gorące prasowanie izostatyczne (HIP) - imperatyw dla części EBM - i pranie. Dodatkowe przemysłowe warunki brzegowe to roczna wielkość partii wynosząca 150 000 części i czas pracy wynoszący 4800 godzin. Zysk na pracownika wynosi 43,75 € / h, cena energii i miesięczne koszty powierzchni wynoszą odpowiednio 0,128 € / kWh i 12 € / m². Zakładana stopa procentowa wynosi 10%. " CD3D .

Dodano również alternatywne procesy oparte na EDM i ECM na diagramie.

Naukowcy wyjaśnili, że mikrostruktury z drukowania 3D i procesów odlewania mają znaczący wpływ na ostateczną chropowatość powierzchni. Ponadto przeanalizowano materiał przetwarzany przez ECM, a podstawowe badania EDM wykazały, że w przypadku materiału TiAl należało wyjaśnić poprawną polaryzację elektryczną. Stosując nową koncepcję spłukiwania opartą na WECM, zespół był w stanie osiągnąć wyższe prędkości cięcia ECM w "konkurencyjnym porządku o wartości 20 mm² / min, również dla makroskopowych wysokości przedmiotu".

Ustalono, że , w ustalonych warunkach brzegowych, 3D-EDM nie jest konkurencyjnym lub wydajnym pojedynczym procesem, ale 3D-ECM jest w porównaniu z 5-osiowym frezowaniem. Dodatkowo WEDM i WECM wykazały niskie koszty.

"Można wywnioskować, że łańcuchy procesów z udziałem 3DEDM nie są odpowiednie, ponieważ ich współczynniki kosztów są wyższe niż 300% wartości referencyjnej, ale warianty ECM ujawniają istotne zalety do znacznie niższych kosztów. Poza kosztami podstawowymi surowe półfabrykaty produkowane przez AM wykazują niższe wskaźniki kosztów w porównaniu z inwestycją odlewaną - nawet dla danej produkcji seryjnej "- napisali naukowcy.

Te wyniki wynikają z określonego materiału właściwości materiału TiAl. Ze względu na niskie koszty wykończenia geometrii zewnętrznej, próbki z odlewem konturowym miały również wyższe wskaźniki kosztów.