متخصص جوشکاری اتریشی Fronius International با Linde Engineering، MIGAL.CO و TÜV SÜD Industrie Service همکاری کرده است تا اجزای مخازن تحت فشار چاپ سه بعدی را واجد شرایط کند.
این پروژه به عنوان بخشی از یک گروه کاری زیر نظر موسسه آلمانی استانداردسازی (DIN) تکمیل شد. این سازمان به دنبال ارزیابی و بهبود استفاده از ساخت افزودنی برای تولید تجهیزات تحت فشار بود. به‌ویژه، این گروه آزمایش کردند که استاندارد پیش‌نویس جدید آنها، prEN 13445-14، چقدر در مورد قطعات مخازن تحت فشار گرم نشده اعمال می‌شود.
هر یک از شرکا برای انجام صلاحیت مواد، بازنگری طراحی، اعتبار سنجی فرآیند، تولید مواد افزودنی و آزمایش قطعات و فشار، تخصص خود را ارائه کردند. پس از مستندسازی زنجیره کامل فرآیند، آنها مشخصات فرآیند تولید افزودنی اتصال (AMPS) را تولید کردند.
به گفته دکتر Kati Schatz از Linde، استاندارد چاپ سه بعدی شامل تمام الزامات ایمنی و کیفیت مورد نیاز برای مطابقت با مقررات اروپا برای مخازن تحت فشار است. اگرچه این سند قبل از نهایی شدن نیاز به بازبینی بیشتری دارد، شاتز معتقد است که در حال حاضر راهنمای مفیدی برای آن تجهیزات فشار عملکردی پرینت سه بعدی ارائه می دهد.
Fronius چاپ سه بعدی مبتنی بر سیم را بهبود می بخشد
Fronius با بیش از 8000 کارمند در سراسر جهان در طیف وسیعی از بخش‌های فتوولتائیک، شارژ باتری، جوشکاری و چاپ سه بعدی فلزی فعال است. مورد دوم شامل فرآیند انتقال فلز سرد (CMT) این شرکت است.
این فرآیند تولید افزودنی مبتنی بر سیم فلزی از روش جوشکاری استفاده می کند که در آن الکترود سیم ذوب شده و لایه به لایه برای ایجاد یک جزء رسوب می شود. بر اساس گزارش‌ها، CMT با ترکیب ویژگی‌های جوشکاری معمولی و پرینت سه‌بعدی، گرمای ورودی تولید شده توسط نرخ رسوب بالای آن را به حداقل می‌رساند.
طبق گفته Fronius، CMT از عملکردهایی پشتیبانی می کند که “برای پرینت سه بعدی فلزی عالی هستند”. برای مثال، قابلیت‌های «تصحیح توان» این امکان را فراهم می‌کند که توان الکتریکی دقیقاً به فاز فرآیند تنظیم شود، در حالی که نرخ رسوب ثابت باقی می‌ماند. طبق گزارشات، این کنترل دقیق بر روی ارتفاع و عرض جوش را باز می کند.
طراحی و چاپ سه بعدی مخازن تحت فشار
جزء مخزن تحت فشار تیم دارای یک شاخه لوله پرینت سه بعدی بود که روی لوله پایه تولید معمولی جوش داده شده بود. آلومینیوم به دلیل استحکام و چقرمگی بالا در دماهای پایین تا 273- درجه سانتیگراد به عنوان ماده برای این قطعه انتخاب شد.
ظاهراً جوشکاری این آلیاژ چالش برانگیز بود و به انتخاب دقیق فرآیند و مواد پرکننده نیاز داشت. مورد دوم برای به حداقل رساندن گنجاندن هیدروژن نیاز به تحمل‌پذیری شدید نسبت به قطر و ترکیب شیمیایی داشت. سیم جوش نیز باید عاری از ایراد باشد و به طور مرتب روی قرقره بپیچد تا در حین پرینت سه بعدی دچار مشکل نشود.
رابرت لانشتاینر، مدیر عامل MIGAL.CO، خاطرنشان کرد که مواد مورد استفاده برای این پروژه پایدار بوده و دارای ردپای کربن پایینی هستند. سیم جوش 3.8 کیلوگرم CO2 در هر کیلوگرم تولید کرد که کمتر از یک چهارم میانگین بین المللی است.
هنگام طراحی جزء مخزن تحت فشار، تیم به دنبال بهینه سازی جریان و توپولوژی انتقال از لوله پایه مخزن تحت فشار به قسمت خرد بود. آنها بر روی سه ضخامت دیواره مختلف قرار گرفتند: 8 میلی متر برای لوله پایه، 14 میلی متر برای بخش انتقال، و 5 میلی متر برای جزء شاخه پرینت سه بعدی.
سپس، آنها تعیین کردند که چگونه می‌توان اجزای مخزن تحت فشار را چاپ سه بعدی کرد. الزامات اساسی شامل نرخ رسوب بالا، کاهش گرما برای به حداقل رساندن نیازهای خنک کننده و اعوجاج، همجوشی کامل در اتصال به مواد پایه و عدم حساسیت به تغییر فاصله بین مشعل جوشکاری و قطعه بود. این تیم همچنین به تکرارپذیری مطلق کیفیت مواد و توانایی تولید اجزای بزرگ نیاز داشت. فناوری CMT Fronius برای رفع این نیازها انتخاب شد
برای برنامه ریزی دقیق مسیر ابزار جوشکاری و چاپ سه بعدی از فناوری جوشکاری رباتیک پیشرفته استفاده شد. در طول ساخت، حسگر WireSense Fronius قطعه را اسکن کرد و تنظیمات زنده را برای اطمینان از دقت و به حداقل رساندن انحرافات هندسی انجام داد. نرم افزار مدیریت داده های جوشکاری WeldCube این شرکت نیز مورد استفاده قرار گرفت. این محدودیت‌های پارامتر مشخص‌شده در AMPS را کنترل می‌کند و در صورت تجاوز از آنها هشداری صادر می‌کند.
یک دوربین اضافی برای ضبط و نظارت بر ایجاد لایه ها استفاده شد. طبق گزارش ها، این به تیم اجازه داد تا پس از اتمام پرینت سه بعدی، انحرافات فرآیند را با دقت بیشتری تجزیه و تحلیل کنند.
آزمایش اجزای مخازن تحت فشار پرینت سه بعدی
پس از پرینت سه بعدی، تک تک تکه‌های آزمایشی تحت آزمایش‌های غیرمخرب از جمله آزمایش‌های بصری و ابعادی، آزمایش‌های حجمی و بازرسی‌های سطحی قرار گرفتند. آزمایش‌های مخرب، از جمله آنالیز شیمیایی، آزمایش‌های کششی و ارزیابی‌های خمشی نیز برای تأیید استحکام مکانیکی و یکپارچگی مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، ارزیابی فشار و ترکیدگی آب انجام شد.
به موازات این آزمایش ها، از آنالیزهای متالوگرافی برای اطمینان از کیفیت مخزن تحت فشار هیبریدی استفاده شد. این روی مناطقی که قبلاً عیوب تشخیص داده شده بود و بخش هایی که به طور متعارف تولید می شد و مواد چاپ شده سه بعدی به یکدیگر متصل شده بودند، متمرکز شد. هدف از تجزیه و تحلیل ها تأیید داده های جمع آوری شده از پایش پارامترها و در طول آزمایش های مکانیکی، فنی و غیر مخرب بود.
در نهایت، قطعات مراحل تست، ارزیابی و بازرسی نهایی را پشت سر گذاشتند. بنابراین تأیید شد که قطعه مخزن فشار چاپ شده سه بعدی با دستورالعمل تجهیزات فشار اروپا 2014/68/EU مطابقت دارد.
با نگاهی به آینده، این تیم امیدوار است که با نشان دادن اینکه چاپ سه بعدی با استانداردهای دقیق کیفیت و ایمنی مطابقت دارد، استفاده گسترده‌تر از چاپ سه‌بعدی را در صنایعی مانند ساخت کارخانه‌ها و کانتینرها ترویج کند. Manfred Schörghube، مهندس تحقیق و توسعه در Fronius، معتقد است که فرآیند صلاحیت “دلایل قانع کننده ای برای افزایش استفاده از پرینت سه بعدی فلزی در ساخت کارخانه ها و ظروف” ارائه می دهد.
استانداردهای جدید پرینت سه بعدی
به دور از مخازن تحت فشار چاپ سه بعدی، استانداردهای مختلف تولید افزودنی جدید برای طیف وسیعی از کاربردها و صنایع پدید آمده است. سال گذشته، سازمان بین المللی استاندارد (ISO) ISO 5425:2023 را منتشر کرد، استاندارد جدیدی برای پرینت سه بعدی فیلامنت PLA. این استاندارد به دنبال اطمینان از استفاده سازگار و کنترل شده با کیفیت از چاپ سه بعدی PLA است.
فرآیند منتهی به انتشار آن در سال 2019 زمانی که شرکت مستقر در شنژن، Esun Industrial Co., Ltd. و دانشگاه فناوری و تجارت پکن، یک پیشنهاد کاری جدید (NWIP) را در نشست سالانه ISO/TC 61 معرفی کردند، آغاز شد. پس از پذیرش، یک گروه کاری اختصاصی متشکل از کارشناسان جهانی برای برنامه ریزی و توسعه استاندارد PLA تشکیل جلسه داد.
سند حاصل شامل پارامترهای اساسی رشته از جمله ظاهر، جرم خالص و تحمل، قطر، تحمل بیضی، محدودیت‌های ماده فرار، بار کششی خط، و ازدیاد طول خط در هنگام شکست است. همچنین چارچوبی برای روش های استراحت، قوانین تشخیص، علامت گذاری، برچسب گذاری، بسته بندی، حمل و نقل و ذخیره سازی فراهم می کند.
در سال 2023 همچنین ISO استاندارد جدیدی برای چاپ سه بعدی ساخت و ساز منتشر کرد. با عنوان ISO/ASTM 52939:2023، این هدف تضمین کیفیت، ایمنی و کارایی برای کاربردهای ساخت و ساز است. این سند توسط کمیته فنی ساخت افزودنی ISO (ISO/TC 261) و کمیته فناوری های ساخت افزودنی ASTM International (F42) تهیه شده است.
این استاندارد الزامات تضمین کیفیت را برای تولید مواد افزودنی در ساخت و ساز مشخص می کند. مستقل از مواد است، برای فلزات اعمال نمی شود و برای تمام فن آوری های تولید افزودنی مورد استفاده در ساخت و ساز اعمال می شود.
آیا می خواهید بینش خود را در مورد روندهای کلیدی صنعت و چاپ سه بعدی آینده به اشتراک بگذارید؟ اکنون ثبت نام کنید تا در آن قرار بگیرید نظرسنجی اجرایی صنعت چاپ سه بعدی 2025.
نامزدها اکنون برای سال 2024 باز هستند جوایز صنعت چاپ سه بعدی.
چه می کند آینده پرینت سه بعدی نگه دارید؟
چه کوتاه مدت گرایش های چاپ سه بعدی توسط کارشناسان صنعت برجسته شده است؟
مشترک شدن در خبرنامه صنعت چاپ سه بعدی تا از آخرین اخبار پرینت سه بعدی مطلع شوید.
شما همچنین می توانید ما را دنبال کنید توییتر، مانند ما فیس بوک صفحه و مشترک شوید یوتیوب صنعت چاپ سه بعدی کانال برای دسترسی به محتوای اختصاصی تر
تصویر برجسته، تجمع تولید افزودنی شاخه لوله با لایه های جوش را نشان می دهد. تصویر از طریق Fronius.
منبع: https://3dprintingindustry.com/news/3d-printed-pressure-vessel-qualified-in-new-additive-manufacturing-standard-233688/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=3d-printed-pressure-vessel-qualified-in-new-additive-manufacturing-standard
