Az ETH Zurich hallgatói kifejlesztettek egy lézerpor -ágyú fúziós gépet, amely egy kör alakú szerszámútot követ a kerek alkatrészek kinyomtatásához, amely lehetővé teszi több fém egyszerre történő feldolgozását. A rendszer jelentősen csökkenti a gyártási időt, és új lehetőségeket nyit meg a repülőgép és az ipar számára. Az ETH szabadalmi kérelmet nyújtott be a gépre, és az eredményeket aCirp Annals.
Manapság gyakorlatilag az összes modern rakétamotor a 3D nyomtatásra támaszkodik, hogy maximalizálja teljesítményüket a szerkezet és a funkció közötti szoros kapcsolással. Az Eth Zurich hallgatói most egy magas - sebességű multi - Anyagfémnyomtató: egy lézerpor -ágyú fúziós gépet, amely a porlerakódást és a gázáramlási fúvókákat forgatja, míg nyomtat, ami azt jelenti, hogy több fémet egyidejűleg és a folyamat nélkül elforgat. A gép alapvetően megváltoztathatja a fém alkatrészek 3D -s nyomtatását, ami a termelési idő és a költségek jelentős csökkenését eredményezheti.
Az ötödik és a hatodik félévben működő hat főiskolai hallgatói csapat az új gépet fejlesztette ki az Advanced Manufacturing Lab -ban, Markus Bambach ETH professzor és Michael Tucker vezető tudósának irányítása alatt a Focus Project Rapture részeként. Alig kilenc hónap alatt a hallgatók rájöttek, építették és kipróbálták ötletüket. A gép különösen a légiforgalmi alkalmazásokra irányul, amelyek megközelítőleg hengeres geometriákat tartalmaznak, mint például a rakéták fúvókái és a turbomomoringok, de a gépipar számára is széles körű érdeklődésre számot tartanak.
Hozzáférést biztosítva a fejlett technológiához
A Project Lead Tucker kifejti, hogy a projekt egy nagyon specifikus kihívásból származik: a BI - folyékony - Feltöltött rakétafúvókák fejlesztése az ARIS -hez, a svájci tudományos űr kezdeményezéshez, amely saját rakétákat épít fel az űrbe való belépéssel. Az elkövetkező néhány évben az ARIS célja, hogy elérje a - Kármán vonalat, amely a nemzetközi elismert tér határát 100 kilométer tengerszint feletti magasságban áll, amelyen túl a légkör túl vékony ahhoz, hogy támogassa a repülőgépek által speciális meghajtás nélküli repülést.
Annak érdekében, hogy ellenálljanak az intenzív hőnek és nyomásnak a meghosszabbított indulás során, a rakéta fúvókákat ideális esetben több fémből kell készíteni. Például, belső tere hőkezektől - vezető réz vezethető be integrált hűtőcsatornákkal és a hőtől - ellenálló nikkel -ötvözet. "Az olyan kis játékosok számára, mint a Student Rocket Team, ez a fajta multi - anyagtechnika eddig túlságosan bonyolult és túl drága volt, és elérhetővé tette" - mondja Tucker.
Rotációs 3D nyomtatás
Az új gép szíve egy forgó platform, amely lehetővé teszi a magas - sebességnyomtatási folyamatot. A hagyományos egyenes vonalú lézerpor fúziós gépekkel ellentétben, ahol minden egyes réteg megolvadása után új porréteget kell alkalmazni, a Rapture Machine nem - STOP STOP ROCTITÁLIS Platformjának köszönhetően. Ez azt jelenti, hogy a port egyidejűleg alkalmazzák és olvadják a lézer, ami jelentősen növeli a termelékenységet. Ez több mint kétharmadával csökkenti a hengeres alkatrészek gyártási idejét.
"Ez a folyamat ideális a rakéta fúvókákhoz, a forgó motorokhoz és sok más alkatrészhez az űriparban" - mondja Tucker. "Általában nagy átmérőjű, de nagyon vékony falak vannak" - tette hozzá. Noha a gép nem - tengelyszimmetrikus vagy akár alkatrészek tömbjeit is képes előállítani, a forgó módszer különösen hatékony a geometria pontosan előállításához.
Két fém egyszerre nyomtatása
A forgó gép két különböző fémet képes feldolgozni egyetlen művelet során. A hagyományos rendszerek több lépést és sokkal nagyobb mennyiségű fémport igényelnek. Mivel a vegyes por elválasztása és visszanyerése továbbra is nyitott kihívás, ennek a pornak a nagy része hulladékká válik. Az új módszer csak az anyagot helyezi el, ahol valójában az alkatrészen belül van szükség, ezáltal csökkentve a hulladékot.
A gép olyan mechanizmust tartalmaz, amely az inert gázt fújja azon a területen, ahol a por megolvad. Ez megakadályozza, hogy az alkatrész nyomtatása alatt oxidálódjon. A korom, a fröccsöntés és a - termékek által szisztematikusan kimenetelű termékeket szisztematikusan extrahálnak. "Eleinte alábecsültük, hogy a gázáram -mechanizmus milyen mértékben befolyásolja a termék minőségét" - mondja Tucker. "Most már tudjuk, hogy ez döntő jelentőségű." Az újonnan kifejlesztett gép forgó architektúrájának köszönhetően a helyi gázáramlási körülmények sokkal szorosabban szabályozhatók, mint egy hagyományos gépnél.
Testreszabott, nem pedig a szokásos alkatrészek
A hallgatók számos műszaki kihívással szembesültek az új lézerpor -ágyú fúziós gép fejlesztésekor, amelyek egyike a szkennelő lézer szinkronizálásával a gázbemeneti és a porellátás szinkronizálásával foglalkozott. Ezen túlmenően, mivel a géphez szükséges alkatrészek közül sok nem a kereskedelemben kapható, a csapat megtervezte a sajátját. Ide tartoznak egy forgó csatlakozás a gázbemeneti nyíláshoz, és egy olyan rendszer, amely automatikusan újratölti a port a működés közben.
Ennek ellenére a hallgatói csapatnak sikerült olyan gépet építenie, amely majdnem készen áll az ipari alkalmazásra. Tucker számára ez volt a fókuszprojekt egyik legfontosabb eleme: "Az a tény, hogy egy hallgatói csapat kilenc hónap alatt fejlesztett és épített egy működő gépet, nagyon figyelemre méltó."
Repülési potenciál, E - mobilitás és még sok más
Az ARIS és a repülőgépipar számára általában a konkrét alkalmazások mellett a csapat más ágazatokban, például repülőgép- és gázturbinákban, valamint az elektromos motorokban látja a potenciális alkalmazásokat, ahol a gyűrű - alakú geometriák a normák. Újdonságának és óriási kereskedelmi potenciáljának köszönhetően az ETH szabadalmi bejelentést nyújtott be, amely lefedi a Rotary Multi - Anyag Lézerpor fúziós technológiát, amelyet azóta az ETH Spark -díjra jelöltek ki.
A prototípussal eddig gyártott alkatrészek átmérője legfeljebb 20 centiméter. A kutatócsoport most arra törekszik, hogy a folyamatot nagyobb sebességre és nagyobb átmérőre méretezzék, és jelenleg ipari partnereket keresnek, hogy együttműködjenek velük a forradalmi technológia továbbfejlesztése és telepítése érdekében.
