3D--gedruckter Fußball aus Titanlegierung mit Unterstützung der-Freiformungstechnologie vorgestellt

Ein normaler Hohlraum mit gekrümmter -OberflächeTitanlegierungDer Fußball wird vollständig über SLM (Selective Laser Melting) mit vollständiger Unterstützung des -freien Druckens hergestellt, wodurch die langjährige Herausforderung überhängender Strukturen beim Metall-3D-Druck überwunden wird. Es ist mehr als nur eine technische Ausstellung, es stellt einen industriellen Meilenstein der unterstützungsfreien Fertigung dar und markiert eine neue Ära für die additive Metallfertigung, die von Unterstützungsbeschränkungen befreit ist.

 

 

Für den herkömmlichen SLM-Metall-3D-Druck gilt eine universelle Regel: Für gekrümmte Oberflächen und Hohlstrukturen mit einem Überhangwinkel unter 45 Grad müssen Stützen hinzugefügt werden. Diese Stützen haben die Aufgabe, Wärme zu leiten, den Kollaps des Schmelzbades zu verhindern, thermische Spannungen abzumildern und den Verzug des Werkstücks einzudämmen. Eine Kugel verfügt über kontinuierlich variable gekrümmte Oberflächen mit Überhangwinkeln, die allmählich von 90 Grad bis zu 0 Grad reichen, wodurch ausgedehnte Überhangzonen mit geringem Winkel entstehen, die extreme Formungsschwierigkeiten mit sich bringen.

 

Bei früheren Versuchen, hohle Fußbälle aus Titanlegierung herzustellen, waren zahlreiche interne Stützen erforderlich, was erhebliche Nachteile mit sich brachte:

 

• Interne Stützen lassen sich nur schwer entfernen, und ihr Abstand zerkratzt oft die Kugeloberfläche und verursacht Mikrorisse;
• An den Befestigungspunkten der Stützen kommt es zu Spannungskonzentrationen, die die mechanische Festigkeit der Teile schwächen; Darüber hinaus verbrauchen Stützmittel große Mengen an Pulver, verlängern die Produktionszyklen und treiben die Kosten in die Höhe.
• Das Design muss unterstützende Layouts berücksichtigen, was die kreative Freiheit stark einschränkt. Vollständig gebogene Rotationshohlbauteile sind seit langem eine große technische Hürde in der additiven Metallfertigung.

 

 

Die erfolgreiche Testproduktion des unterstützungsfreien 3D-gedruckten Fußballs aus einer Titanlegierung bricht mit den traditionellen Formregeln. Das Forschungs- und Entwicklungsteam hat einen kompletten Satz von Prozessen übernommen, darunter adaptives Laserscannen, zonenweise dynamische Energieregulierung, Kontrolle des thermischen Gleichgewichts des Schmelzbads und Optimierung der Pulververteilung. Dies ermöglicht die direkte Formung gekrümmter Oberflächen mit Winkeln von 0 bis 90 Grad in einem Stück ohne jegliche Stützen, wodurch gleichmäßige Schmelzspuren auf der Hohlkugel entstehen und Fehler wie Kollaps, Kugelbildung und Verzug vermieden werden.

 

Titanlegierungen zeichnen sich durch eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aus und erzeugen beim Drucken starke thermische Spannungen, sodass die Fehlertoleranz für die unterstützungsfreie -Freiformung- äußerst gering ist. Die Prozessanforderungen übertreffen die von Edelstahl und Aluminiumlegierungen bei weitem. Die erfolgreiche Formung dieses hohlen Fußballs beweist die Zuverlässigkeit und Machbarkeit des unterstützungsfreien Prozesssystems und löst die technische Kernherausforderung der Herstellung kontinuierlicher, flachwinkliger, gekrümmter Oberflächen ohne Unterstützung.

 

 

Dieser bahnbrechende Durchbruch revolutioniert herkömmliche Arbeitsabläufe im 3D-Metalldruck und bietet umfassende Verbesserungen bei Kosten, Effizienz, Produktqualität und Designfreiheit mit bemerkenswertem industriellem Wert:

 

1. Niedrigere Kosten, höhere Effizienz und geringerer Rohstoffverbrauch

Durch den Verzicht auf die Herstellung von Stützen erhöht sich die Ausnutzungsrate von Titanlegierungspulver. Darüber hinaus werden die Vorlaufzeiten für den Druck und die Nachbearbeitung verkürzt, da die Stützmodellierung und die internen Verfahren zur Stützentfernung entfallen, wodurch der Arbeits- und Geräteverbrauch gesenkt wird.

 

2.Verbesserte Endproduktqualität

Da die Stützen keine Kontaktflächen mehr hinterlassen, ist die Oberflächenbearbeitung weniger anspruchsvoll. Die Technologie verhindert Kratzer, Mikrorisse und Spannungskonzentrationen, die durch das Entfernen von Stützelementen entstehen, und verbessert so die mechanische Leistung und Lebensdauer der Komponenten.

 

Uneingeschränkte Gestaltungsfreiheit

DDesigns müssen nicht mehr auf unterstützende Layouts Rücksicht nehmen. Durchgehend gekrümmte Oberflächen, komplizierte innere Hohlräume und geschlossene Hohlstrukturen können hergestellt werden, wodurch Prozessbarrieren für Topologieoptimierung und bionisches Leichtbaudesign beseitigt werden.

 

 

Viele fragen sich, wie ein einfaches Fußballmodell eine Revolution in der Fertigung darstellen kann. Die Antwort liegt in gemeinsamen Strukturmerkmalen. Als geschlossenes Bauteil mit kontinuierlich variabler Krümmung weist der Fußball aus Titanlegierung strukturelle Ähnlichkeiten mit kugelförmigen Druckbehältern aus der Luft- und Raumfahrt, Motorspiralen, bionischen medizinischen Implantaten, Flüssigkeitsleitungen, Gehäusen für leichte Geräte sowie kulturellen und kreativen Produkten auf. Durch die stabile, unterstützungsfreie Formung von Kugeln kann dieser Prozess für eine Vielzahl rotierender Körper und komplex gekrümmter Teile reproduziert werden.

 

In der Vergangenheit mussten viele gebogene Hochleistungskomponenten aufgrund von Unterstützungseinschränkungen vereinfachte Geometrien oder eine geteilte Fertigung übernehmen, und die anschließende Montage würde Risiken bei der Abdichtung mit sich bringen und das Gesamtgewicht erhöhen. Durch den Einsatz unterstützungsfreier Technologie können komplexe Gehäuse in einem einzigen nahezu endkonturnahen Formungsschritt hergestellt werden, wobei gleichzeitig die strukturelle Integrität, die Luftdichtheit und die Leichtbauleistung verbessert werden. Bei der Gr5-Titanlegierung, die in der Luft- und Raumfahrt sowie im medizinischen Bereich weit verbreitet ist, beseitigt diese Technologie einen kritischen Engpass, der die Massenproduktion von High-End-Komponenten einschränkt.

 

 

Ruihang liefert optimale Titanprodukte gemäß den Standards AMS, ASTM, MIL, ISO, GB, GJB. Für weitere Informationen zu Titanstäben der Güteklasse 5 für den 3D-Druck können Sie uns gerne per E-Mail kontaktieren:Sam.Rui@bjrh-titanium.com