增材制造

采用多种金属增材方式,生产满足客户要求的产品,广泛应用于航天,航空,工业,汽车等行业。

  • 能力介绍
  • 高质量打印
  • 高效率打印
  • 一致性
  • 设备关键技术支撑
能力介绍——金属增材设备

以航天高质量要求为标准,采用金属增材技术,实现航天产品高精度、轻量化、复杂形状构件的制造。 设备可成形钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金等多种金属材料,铺粉设备数量超过20台,最大成形尺寸~1250mm×1250mm×1250mm。

红光金属3D打印机

适用材料:铝合金/不锈钢/钛合金/高温合金等

  • EP-M300

  • EP-M400

  • EP-M450

  • EP-M650

  • EP-M650*1200*1500

  • EP-M825

  • EP-M1250

绿光金属3D打印机

适用材料:铜/铜合金/高反材料等

  • XH-350G

  • XH-660G

打印辅机(筛粉、烘粉、清粉)
  • APM-400A防爆筛分机

  • DZF-6050真空烘箱

  • 自动清粉机

解决方案—质量、效率、成本

构建针对下一代液体发动机的全尺寸构件和全工艺流程的激光增材制造工艺仿真、监测、反馈及工艺优化数据库


工艺优点:
(1)小层厚工艺(25~30μm)微小流道复杂构件,实现很高的尺寸精度及很好的表面粗糙度 (代表产品:商业固体火箭轨姿控发动机 推力室身部等)
(2)中层厚工艺(50~60μm)复杂全尺寸构件,兼顾质量、效率、成本(代表产品:商业卫星霍尔电推储控模块等)
(3)大层厚工艺(80~120μm)大尺寸构件毛坯、低成本、高效率 (代表产品:商业火箭液体发动机 甲烷集合器等)

工艺优化数据库
工艺可选层厚
(μm)
钛合金
TC4
不锈钢
316L

高温合金
GH4169
铝合金
AlSi10Mg

25
30
30
30
30
50
50
50
50
80
60
60
60
120
80
80

解决方案—一体化、轻量化

结构优化设计(散热器、再生冷却结构推力室等)

● 基于已知的设计空间确定刚度最大、质量最小或者体积最小等优化目标

● 通过计算材料内最佳的传力路径、优化单元密度确定可以挖除的材料,从而获得结构设定区域内最佳的材料分布

● 通过3D软件、有限元软件设计优化零件的结构,自主设计中空点阵、蜂窝或微通道结构

● 实现结构减重40%以上,散热效率提升50%以上

● 优化设计后的结构相对于传统加工方式的焊接,极大地提高了产品的稳定性

材料介绍——物性表
金属材料名称 316L不锈钢 AlSi10Mg铝合金 TC4钛合金 IN718镍基高温合金
极限抗拉强度 620±50MPa 345±10MPa(XY)
350±10MPa(Z)
1050±20MPa 1400±100MPa
屈服强度 560±50MPa 230±15MPa(XY)
230±15MPa (Z)
1000±20MPa 1150±100MPa
硬度 85HRB -- -- 47HRC
断裂拉伸率 36±4% 12±2% (XY)
11±2% (Z)
14±1% (XY)
15±1% (XY)
15±3%
成型精度 小零件:±50μm
大零件:±0.2%
±100μm ±100μm 小零件:±60μm
大零件:±0.2%
应用方向 液体火箭大喷管等 需要氧环境的发动机泵轮,蜗壳等 卫星电推气瓶及火箭推力室身部等 发动机结构件、集合环、针栓筒、密封元件等

* 以上材料物性,为“热处理态”金属增材工件的测试数值。

高质量打印-致密度

高效率打印-大层厚

大层厚全幅面打印力学性能

以TC4为例,通过对光束质量、气流场,打印参数、扫描策略的优化,30-100μm层厚均可实现99.98%以上的致密度。

宽粒度段粉末的应用

在保证打印质量和性能的前提下,通过增大粉末颗粒度分布区间可以降低打印成本。

高效率大层厚打印成本分析

大层厚的应用将带来成本的大幅降低,以M260单激光为例,若打印一个Φ100×100高的GH4169实体零件(净重6.4kg), 直接打印成本(主要有:粉末、设备损耗、电力、氩气、维保及耗材)如下:

高效率打印-多激光

高效率高质量多激光扫描技术

多激光拼接区致密度

多激光拼接精度

一致性-力学性能

力学性能均一性测试

一致性-全幅面打印

大层厚满幅面打印

无支撑打印工艺

连续打印时长900小时以上

设备关键技术支撑-智能软件

控制软件
操作便捷,傻瓜式“一键打印” 粉末需求智能计算;
智能状态监控;
报警信息实时反馈;
加工报告自动记录加工状态。
物联网智能工厂
中央面板实时监控; 数据材料分析,产能报告,随时查询产能度量参数,如:生产综合效率、产量、合格率、设备使用率和材料估计用量等。

设备关键技术支撑-在线监测

视频监控(高清工业相机)
过程监控系统功能
粉末床监控模块
熔池辐射强度监控模块
熔池形貌监控模块
激光功率监测模块

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