¿cómo "imprimir" 16 metros cuadrados de piezas de avión de una sola vez?
2024-09-24
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en una cavidad sellada sin oxígeno, cuatro boquillas expulsan polvo metálico, que se funde instantáneamente mediante láseres de alta temperatura. bajo el movimiento cnc de las boquillas, las capas de metal se acumulan y crecen. solo se necesitan decenas de horas para crear un edificio complejo. con un área de 16 metros cuadrados, se pueden formar componentes grandes de aleación de titanio de manera eficiente.
esta es una escena real que ocurrió en el taller del beijing yuding additive manufacturing research institute co., ltd. (en adelante, "yuding additive"), la base de industrialización de los resultados del laboratorio nacional de ingeniería para la fabricación aditiva de grandes componentes metálicos. de la universidad de beihang. “la tecnología de impresión 3d de metal solo utiliza una computadora de alto rendimiento, un conjunto de cabezales láser de alta precisión y una plataforma mecánica cnc de fabricación aditiva de componentes metálicos a gran escala para completar las complejas y a gran escala de las principales estructuras de soporte de carga industriales. equipos como aviones, motores y turbinas de gas. producción rápida", dijo a los periodistas el responsable de yuding additive.
el núcleo de la tecnología de fabricación aditiva por láser de metal (comúnmente conocida como tecnología de impresión 3d de metal) es utilizar un láser controlado por computadora para escanear capa por capa, fundir polvo o alambre de aleación transportado sincrónicamente y hacer crecer componentes complejos tridimensionales capa por capa. fabricando así diversas formas de piezas metálicas de alta calidad. basado en el control inteligente del proceso de fusión y cristalización a alta temperatura de la impresión 3d de metal, existe una nueva forma de resolver problemas como "la tecnología tradicional de fundición y forjado es difícil de superar las limitaciones del tamaño de procesamiento" y "componentes grandes". de materiales metálicos con composiciones complejas es difícil garantizar una composición y textura uniformes".
"tomemos como ejemplo el gran marco de carga de aleación de titanio del fuselaje de un gran avión. el área exterior de la parte más grande a menudo supera los 10 metros cuadrados. utilizando tecnología tradicional de forja y fundición metalúrgica, incluso una máquina de forja súper grande con una presión de 80.000 toneladas no se puede procesar directamente, solo se puede dividir en varias partes pequeñas y luego unirlas después del procesamiento. sin embargo, la impresión 3d de metal se puede formar de forma aditiva directamente, lo que reduce en gran medida la cantidad de piezas y reduce significativamente el peso estructural. mejora enormemente la resistencia, especialmente la tenacidad, y reduce el consumo de material y el tiempo de procesamiento en un 80%", afirmó el responsable.
de hecho, la aparición de la tecnología de impresión 3d en metal no es sólo una innovación en la tecnología de fabricación, sino también una subversión de los conceptos de fabricación tradicionales.
wang huaming, académico de la academia china de ingeniería, profesor de la universidad de aeronáutica y astronáutica de beijing y director del laboratorio nacional de ingeniería para la fabricación aditiva de grandes componentes metálicos, dijo que al controlar con precisión el láser para fundir cada capa de polvo metálico, la tecnología de impresión 3d de metal realiza un control preciso de la microestructura y la composición química del material. esta tecnología no solo puede lograr un proceso de fabricación más eficiente y rentable en su aplicación, sino que también puede superar el problema tradicional de la distribución uniforme de ingredientes durante la fundición de nuevas aleaciones al fundir y procesar directamente el polvo. esto no solo garantiza que los componentes metálicos grandes tengan cualidades internas de granos finos, estructuras densas y composición uniforme, y mejora cualitativamente su rendimiento, sino que también utiliza las temperaturas extremadamente altas y las condiciones de cristalización en el proceso de fusión por láser para desarrollar nuevas estructuras metálicas con nuevos composiciones químicas. nuevos materiales.
“si la metalurgia tradicional es una olla de ingredientes mezclados y desiguales, entonces la impresión 3d es como un refinador fino de velocidad ultraalta, que puede obtener una suspensión homogénea con ingredientes completamente uniformes y una textura muy densa para la preparación de metal”. materiales que gradualmente se enfrentan a límites de proceso pero que tienen requisitos de rendimiento cada vez más altos, se espera que la impresión 3d traiga nuevos avances", dijo wang huaming.
la aplicación exitosa de la tecnología de impresión 3d en metal no solo mejora las capacidades de innovación independiente de mi país en el campo de la fabricación de alta gama, sino que también demuestra la fortaleza de mi país en la investigación y el desarrollo de nuevos materiales y nuevos procesos.
"a través de la estrecha integración de la industria, la academia y la investigación y los esfuerzos a largo plazo, mi país ha tomado la delantera en el mundo para avanzar en tecnologías clave como la impresión 3d de metal y la aplicación de ingeniería de componentes clave de alto rendimiento a gran escala de principales equipos aeroespaciales más importante aún, la impresión 3d es un equipo importante. la producción eficiente, ecológica y de bajo costo de nuevos materiales estructurales metálicos y componentes a gran escala de alto rendimiento ha abierto un nuevo camino y es una nueva productividad en el verdadero sentido. ", dijo wang huaming.
de cara al futuro, la tecnología de impresión 3d todavía tiene un mayor margen de crecimiento. según el "panorama de la industria de la impresión 3d de china en 2024" publicado por el instituto de investigación de la industria qianzhan, con la mayor expansión de la escala de aplicaciones de los productos de impresión 3d en los escenarios existentes y el desarrollo continuo de nuevos escenarios y nuevas aplicaciones, se espera que en los próximos seis años, china la escala de la industria de la impresión 3d seguirá creciendo rápidamente. se espera que el tamaño del mercado de equipos de impresión 3d de china supere los 120 mil millones de yuanes en 2029, con una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente el 19,5 % entre 2024 y 2029.
"el liderazgo de china en el campo de la tecnología de impresión 3d no es una coincidencia", afirmó dong chuan, subdirector general y director de inversiones de sdic chuanghe fund management co., ltd., al hablar de los antecedentes de inversión en el sector de la impresión 3d. yuding additive, es la profunda base de fabricación de china la que proporciona un amplio espacio para la iteración de aplicaciones de impresión 3d, y la nueva tecnología puede pasar con éxito del laboratorio a la industria. esta tecnología no sólo puede mejorar la eficiencia de fabricación y el rendimiento de los productos, sino también promover la transformación y mejora de la industria manufacturera, brindando un fuerte apoyo a la industria de fabricación de equipos de alta gama del país. (reportero yuan xiaokang)
fuente: diario de información económica
