Cina: tecnologia di microcasting nella stampa 3D metal per la produzione di pale di elica per grandi pompe
Un team di industrializzazione dell’Università cinese di scienza e tecnologia Huazhong , guidato dal professor Zhang Haiou, sta usando una tecnologia relativamente nuova con la stampa 3D per produrre componenti industriali pesanti come grandi pale delle eliche delle pompe. Dopo una richiesta di un consistente ordine di grandi pale a getto per un’unità di costruzione navale, il team dell’Università ha iniziato a utilizzare la microfusione e la forgiatura nella stampa 3D in metallo per la produzione di pezzi di grandi dimensioni.
Necessari nella navigazione navale, le eliche a getto di pompa possono essere rese significativamente più veloci con la microfusione e la forgiatura, un’evoluzione tecnologica dalla produzione di materiali alla produzione sottrattiva alla produzione additiva. Le proprietà meccaniche sono migliorate, insieme alla precisione, elevata da 0,5 mm a 0,1 mm, con difetti piccoli o nulli come pori o crepe. Haiou ha spiegato che senza la forgiatura , la resistenza alla fatica dei metalli può essere inferiore, le prestazioni delle parti potrebbero non essere sufficienti e possono verificarsi difetti dovuti alla mancanza di fusione, stabilità e porosità.
Tentando di migliorare la stampa 3D in metallo per pezzi di grandi dimensioni con geometrie complesse, Haiou e il suo team sono andati avanti per interrompere la produzione industriale con la loro nuova tecnica di microfusione e forgiatura. La notizia del sistema Haiou, soprannominato “Micro Composging & Casting Sync Composite Device”, è emersa per la prima volta nel 2016, quando è stato rivelato che la tecnologia veniva utilizzata per creare giunti in titanio per i caccia cinesi. Il processo consiste in:
Deposito di metallo, usando filo metallico
Forgiatura e laminazione a freddo continue
Raffreddamento
“La tecnologia di microfusione e forgiatura è in grado di eseguire contemporaneamente i passaggi precedenti”, ha spiegato Zhang Haiou. “Una volta completata la stampa, la fusione e la forgiatura vengono completate contemporaneamente e l’efficienza di deposizione è tre volte quella della prima.”
“Abbiamo ridotto l’azione che inizialmente richiedeva 80.000 tonnellate di forza a 1 / 80.000, ovvero meno di una tonnellata di forza, e allo stesso tempo, un’apparecchiatura ha completato il lavoro che molte grandi apparecchiature erano solite completare. La potenza dell’attrezzatura è di soli 50 kilowatt e il consumo di energia per unità di tempo è di due millesimi di quello di una pressa gigante. È ecologico ed efficiente. “
Nel 2016, il sistema ha prodotto parti di dimensioni fino a 5,5 × 4,2 × 1,5 m, con una rugosità superficiale di 0,02 mm e potrebbe utilizzare otto tipi di materiali, tra cui titanio e acciaio. L’obiettivo con la tecnologia è quello di ingrandire i vantaggi della stampa 3D e dei processi di produzione additiva, in particolare per applicazioni industriali nella costruzione di aeromobili, motori, turbine, parti per ferrovie e centrali nucleari.
“Prendendo ad esempio la produzione di aeromobili, il numero di parti della struttura del corpo di un aereo passeggeri di grandi dimensioni è attualmente di decine di migliaia. Se la tecnologia di stampa 3D può essere utilizzata per produrre componenti grandi, complessi, integrali, ad alte prestazioni e leggeri in futuro, il numero di parti della struttura del corpo di un aereo passeggeri di grandi dimensioni potrebbe essere solo di centinaia. “
“Non solo, in futuro, l’utilizzo della tecnologia di stampa 3D in metallo e della tecnologia di simulazione ridurrà lo sviluppo e il ciclo di produzione del velivolo di un ordine di grandezza”, ha affermato Zhang Haiou.
Questo non è l’unico processo per combinare stampa 3D e forgiatura. Arconic ha sviluppato una tecnica chiamata Ampliforge che combina la deposizione di energia diretta con la forgiatura per gli stessi motivi, ma manca delle capacità di fresatura integrate.
