Nemendur í eth zurich hafa þróað leysir duftsbeðssamruna vél sem fylgir hringlaga verkfæraslóð til að prenta kringlótt íhluti, sem gerir kleift að vinna úr mörgum málmum í einu. Kerfið dregur verulega úr framleiðslutíma og opnar nýja möguleika fyrir geimferða og iðnað. ETH hefur lagt fram einkaleyfisumsókn fyrir vélina og niðurstöðurnar eru birtar íCIRP annálar.
Í dag treysta nánast allar nútíma eldflaugarvélar á 3D prentun til að hámarka frammistöðu sína með þéttri tengingu milli uppbyggingar og virkni. Nemendur á eth Zurich hafa nú smíðað hátt - hraða multi - efni úr málmprentara: leysir duftsbeðs Fusion vél sem snýr duftútfellingu og gasflæði stút meðan það prentar, sem þýðir að það getur unnið úr nokkrum málmum samtímis og án þess að vinna dauðan tíma. Vélin gæti í grundvallaratriðum breytt þrívíddarprentun málmhluta, sem leiðir til verulegrar lækkunar á framleiðslutíma og kostnaði.
Teymi sex nemenda Bachelor í fimmtu og sjöttu önninni þróaði nýju vélina í Advanced Manufacturing Lab undir leiðsögn ETH prófessors Markus Bambach og yfirfræðingsins Michael Tucker sem hluti af Rapture Focus Project. Á aðeins níu mánuðum áttuðu nemendur sig á, smíðuðu og prófuðu hugmynd sína. Vélin er sérstaklega miðuð við notkun í geimferðum með um það bil sívalur rúmfræði, svo sem eldflaugastúra og turbomachinery, en er einnig víðtækur áhugi fyrir vélaverkfræði.
Veita aðgang að háþróaðri tækni
Project Lead Tucker útskýrir að verkefnið hafi komið til frá mjög sérstökum áskorunum: að þróa BI - vökva - eldsneyti eldflaugar stúta fyrir Aris, svissneska fræðigreinarátakið, sem er að byggja upp eigin eldflaugar með sýn á að ná í geiminn. Á næstu árum miðar ARIS að því að ná Kármán línunni - alþjóðlega viðurkenndu mörk rýmis sem sett er á 100 km hæð, þar sem andrúmsloftið er of þunnt til að styðja flug með flugvélum án sérstakrar knúnings.
Til að standast mikinn hita og þrýsting yfir útbreiddan sjósetningar ætti helst að vera úr eldflaugum úr mörgum málmum. Til dæmis er hægt að búa til innréttingu þeirra úr hita - sem leiðir kopar með samþættum kælisrásum og ytri þeirra á hita - ónæmu nikkelblöndu. „Fyrir litla leikmenn eins og Rocket Team okkar hefur þessi tegund af multi - efnistækni allt að vera of flókin og of dýr, að setja hana utan seilingar,“ segir Tucker.
Snúa 3D prentun
Hjarta nýju vélarinnar er snúningsvettvangur sem gerir kleift að fá hátt - hraðaprentunarferli. Ólíkt hefðbundnum rétthyrndum leysir duftbeði samrunavélum, þar sem nota þarf nýtt lag af duftinu eftir að hvert lag er bráðnað, Rapture Machine virkar ekki - Hættu þökk sé snúningsvettvangi. Þetta þýðir að duft er beitt og blandað af leysinum samtímis, sem eykur framleiðni verulega. Þetta dregur úr framleiðslutíma sívalur íhluta um meira en tvo þriðju.
„Þetta ferli hentar fullkomlega við eldflaugar stút, snúningsvélar og marga aðra íhluti í geimferðariðnaðinum,“ segir Tucker. „Þeir hafa venjulega stóran þvermál en mjög þunna veggi,“ bætir hann við. Þó að vélin sé einnig fær um að framleiða ekki - axisymmetric eða jafnvel fylki hluta, er snúningsaðferðin sérstaklega árangursrík til að framleiða nákvæmlega þessa rúmfræði.
Prenta tvo málma samtímis
Snúningsvélin getur afgreitt tvo mismunandi málma í einni aðgerð. Hefðbundin kerfi þurfa nokkur skref og miklu meira magn af málmdufti. Þar sem aðskilnaður og endurheimt blandaðs dufts er enn opin áskorun, í dag verður mikið af þessu dufti úrgang. Nýja aðferðin setur aðeins efnið þar sem það er raunverulega þörf innan íhlutarinnar og dregur þannig úr úrgangi.
Vélin er með vélbúnað sem blæs óvirku gasi yfir svæðið þar sem duftið er blandað. Þetta kemur í veg fyrir að íhluturinn oxast meðan hann er prentaður. Sót, steikt og annað eftir - vörur eru kerfisbundið dregnar út um útrás. „Í fyrstu vanmetum við að hve miklu leyti gasflæðisbúnaðurinn hefur áhrif á gæði vöru,“ segir Tucker. „Nú vitum við að það skiptir sköpum.“ Þökk sé snúningsarkitektúr nýlega þróaðrar vélar er hægt að stjórna staðbundnum gasflæðisskilyrðum mun þéttari en með hefðbundinni vél.
Sérsniðin frekar en venjulegir íhlutir
Nemendurnir stóðu frammi fyrir ýmsum tæknilegum áskorunum þegar þeir þróuðu skáldsögu leysir duftbeðs samrunamynda, þar af ein samstilling skönnun leysirins með snúningi gasinntaks og duftframboðs. Að auki, þar sem margir hlutar sem þarf fyrir vélina eru ekki fáanlegir í atvinnuskyni, hannaði teymið sitt eigið. Má þar nefna snúningshraða tengingu fyrir gasinntak og kerfi sem fyllir sjálfkrafa duftið meðan á notkun stendur.
Engu að síður hefur teymi nemenda náð að smíða vél sem næstum lítur út fyrir að vera tilbúin fyrir iðnaðarnotkun. Fyrir Tucker var þetta einn af hápunktum fókusverkefnisins: „Það að teymi nemenda þróaði og smíðaði starfandi vél á níu mánuðum er frekar merkileg.“
Möguleiki á geim-, E - hreyfanleika og fleira
Sem og steypuforrit fyrir ARIS og fyrir geimferðariðnaðinn almennt sér teymið hugsanleg forrit í öðrum greinum, svo sem í flugvélum og gasturbínum, og fyrir rafmótora þar sem hringur - laga rúmfræði er normið. Vegna nýjungar síns og gríðarlegra viðskipta möguleika var einkaleyfisumsókn lögð fram með ETH sem nær yfir Rotary Multi - efni leysir duftsbeðs samrunatækni, sem síðan hefur verið tilnefnd til Eth Spark verðlaunanna.
Íhlutirnir sem framleiddir eru hingað til með frumgerðinni hafa allt að 20 sentimetra þvermál. Rannsóknarteymið er nú að skoða ferlið í hærri hraða og stærri þvermál og þeir eru nú að leita að samstarfsaðilum iðnaðarins til að vinna með þeim til að þróa og beita þessari byltingarkenndu tækni frekar.
