Hợp kim C103 - Bước tiến mới trong vật liệu in 3D kim loại và ứng dụng hàng không vũ trụ
Trong công nghệ in 3D kim loại (Additive Manufacturing - AM), vật liệu đóng vai trò then chốt, quyết định chất lượng, hiệu suất và ứng dụng của sản phẩm cuối cùng. Xu hướng hiện nay trong ngành in 3D kim loại là sự chuyển dịch từ các vật liệu truyền thống sang các vật liệu hiệu suất cao, có thể tận dụng tối đa tiềm năng của công nghệ in 3D kim loại. Các vật liệu hiệu suất cao này thường có đặc tính vượt trội về độ bền, độ cứng, khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn, và tính tương thích sinh học.
Trong bối cảnh đó, sự hợp tác giữa Nikon SLM Solutions và Howco Metals Management đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng vật liệu in 3D kim loại hiệu suất cao. Sự ra đời của hợp kim C103, một vật liệu gốc niobi được thiết kế riêng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, như vòi phun tên lửa và các bộ phận động cơ
2. Tổng quan về hợp kim C103 - Vật liệu in 3D kim loại ưu việt
C103 được sản xuất lần đầu tiên tại Hoa Kỳ vào năm 1965 và được ứng dụng trong chương trình không gian Apollo, chế tạo ra vòi phun động cơ tên lửa mô-đun mặt trăng.
C103 nổi bật với khả năng chịu nhiệt độ cao, độ bền vượt trội, và khả năng chống mài mòn, ăn mòn, trọng lượng nhẹ, hiệu quả về chi phí, độ tin cậy và khả năng chịu được rung động mạnh và nhiệt độ cực thấp. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thành phần quan trọng trong ngành hàng không vũ trụ, như vòi phun tên lửa và các bộ phận động cơ.
Thành phần và cấu trúc:
Hợp kim Niobium-Hafnium-Titanium: C103 là một hợp kim chịu lửa đặc biệt, được cấu tạo từ 3 nguyên tố chính: Niobium (Nb), 10% Hafnium (Hf) và 1% Titanium (Ti). Tỷ lệ của các nguyên tố này được tối ưu hóa để đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa độ bền và khả năng chịu nhiệt.
Cấu trúc tinh thể: Quy trình sản xuất chính xác đảm bảo cấu trúc vi mô nhất quán và các đặc tính vật liệu được kiểm soát, giúp vật liệu duy trì độ bền và tính toàn vẹn ngay cả ở nhiệt độ cực cao, phù hợp trong công nghệ đẩy và thám hiểm không gian.
Kiến thức liên quan:
VẬT LIỆU IN 3D CÔNG NGHIỆP: ĐÁP ỨNG MỌI YÊU CẦU SẢN XUẤT
Tính chất vượt trội:
Khả năng chịu nhiệt vượt quá 1000°C: C103 được thiết kế để hoạt động trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt, lên đến trên 1000°C. Điểm nóng chảy của nó rất cao (2350 ± 50ºC và mật độ là 8,85 gm/cm³), vật liệu này lý tưởng cho các ứng dụng không gian, động cơ đẩy siêu nhiệt và động cơ tên lửa, đặc biệt là trong các thành phần động cơ scramjet
Chống mài mòn và ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt: C103 có khả năng chống mài mòn và ăn mòn tuyệt vời, giúp nó duy trì hiệu suất và tuổi thọ trong môi trường làm việc khắc nghiệt.
Trọng lượng nhẹ nhưng độ bền cao: Mặc dù có độ bền cao, C103 lại có trọng lượng tương đối nhẹ, giúp giảm trọng lượng tổng thể của các chi tiết và thiết bị.
(Nguồn)
3. Nghiên cứu và phát triển Buồng tên lửa siêu thanh với hợp kim C103 bằng Máy In 3D Kim loại SLM
Sự hợp tác chiến lược giữa Nikon SLM Solutions và Howco Metals Management đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến và kinh nghiệm chuyên môn của Nikon SLM Solutions trong in 3D kim loại và kiến thức sâu rộng của Howco Metals Management về vật liệu kim loại đã tạo ra một sức mạnh tổng hợp, phát triển thành công buồng tên lửa siêu thanh sử dụng hợp kim C103
Công nghệ Selective Laser Melting (SLM®), với hệ thống SLM®280 và bộ tham số PREC, đóng vai trò then chốt trong quá trình sản xuất buồng tên lửa siêu thanh. SLM là một công nghệ in 3D kim loại tiên tiến, sử dụng tia laser để làm tan chảy và hợp nhất các hạt bột kim loại, tạo ra các chi tiết kim loại phức tạp và chính xác.
Tìm hiểu thêm:
MÁY IN 3D SLM IN ĐƯỢC VẬT LIỆU BỘT KIM LOẠI NÀO?
Xử Lý Hậu Kỳ Sản Phẩm In 3D Kim Loại: Quy Trình Và Lưu Ý Quan Trọng
Hệ thống SLM®280 của Nikon SLM Solutions được trang bị các công nghệ tiên tiến, cho phép sản xuất các bộ phận mật độ cao lên đến 365mm, đồng thời hỗ trợ góc thấp nông tới 30°. Điều này cho phép các nhà thiết kế và kỹ sư tự do sáng tạo và tối ưu hóa hình học của buồng tên lửa, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về hiệu suất và độ bền
Ưu điểm khi sử dụng công nghệ SLM:
Tối ưu hình học phức tạp: Công nghệ SLM cho phép chế tạo các chi tiết có hình học phức tạp mà các phương pháp sản xuất truyền thống không thể thực hiện được. Điều này giúp tối ưu hóa thiết kế của buồng tên lửa, cải thiện hiệu suất và giảm trọng lượng.
Cải thiện khả năng lặp lại sản xuất: Công nghệ SLM đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại cao trong quá trình sản xuất, giúp tạo ra các bộ phận buồng tên lửa có chất lượng đồng đều và ổn định.
Rút ngắn thời gian giao hàng: Quy trình sản xuất bằng công nghệ SLM nhanh chóng và hiệu quả, giúp rút ngắn thời gian giao hàng và giảm chi phí sản xuất.
Tìm hiểu thêm về: Máy in 3D kim loại SLM 280
Kiến thức liên quan:
Phân Tích Các Tính Năng Nổi Bật và Lợi Ích Của Dòng Máy In 3D Kim Loại SLM 280
4. Xu hướng tương lai của vật liệu in 3D kim loại và Ứng dụng thực tế
Công nghệ in 3D kim loại đang chứng kiến sự phát triển không ngừng của các loại hợp kim mới, với những tính năng ưu việt, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành công nghiệp. Các hợp kim này không chỉ có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt mà còn có nhiều đặc tính đặc biệt khác, mở ra những ứng dụng tiềm năng trong nhiều lĩnh vực.
Bộ phận in 3D kim loại của Nikon SLM Solutions (nguồn)
Công nghệ in 3D kim loại đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau, từ hàng không vũ trụ, ô tô, y tế, đến năng lượng, chế tạo máy. Trong ngành hàng không vũ trụ, in 3D kim loại được sử dụng để sản xuất các bộ phận nhẹ, có độ bền cao, giúp cải thiện hiệu suất, chịu nhiệt và tiết kiệm nhiên liệu
Chế tạo các bộ phận chịu nhiệt
Vòi phun tên lửa và các thành phần động cơ: là những bộ phận chịu tác động lớn từ nhiệt độ và áp suất. Vật liệu in 3D kim loại, với độ bền và khả năng chống mài mòn cao, đảm bảo độ tin cậy trong các chuyến bay siêu thanh.
Buồng tên lửa siêu thanh và động cơ đẩy: Vật liệu in 3D kim loại, đặc biệt là các hợp kim hiệu suất cao như C103, đang được ứng dụng để giup các bộ phận này phải hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao và chịu ứng suất lớn
Chế tạo các bộ phận nhẹ và có độ bền cao
Cánh quạt tuabin: Các cánh quạt tuabin với các kênh làm mát bên trong có thể được sản xuất bằng in 3D, cải thiện hiệu suất động cơ và giảm lượng khí thải
Giá đỡ và ống dẫn: Các giá đỡ và ống dẫn được thiết kế với cấu trúc tối phức tạp và ưu (chỉ có thể sản xuất bằng in 3D) giúp giảm trọng lượng tổng thể của máy bay hoặc tàu vũ trụ
Mở rộng kiến thức:
Máy In 3D Kim Loại SLM 280: Bước Tiến Mới Trong Ngành Hàng Không Úc
Máy in 3D SLM giúp tối ưu hóa sản xuất tấm phanh đường sắt tại Wabtec
TĂNG GẤP 4 LẦN HIỆU SUẤT BỘ TRAO ĐỔI NHIỆT CHO TRỰC THĂNG VỚI CẤU TRÚC GYROID
Sự hợp tác chiến lược giữa Nikon SLM Solutions và Howco Metals Management không chỉ là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng vật liệu in 3D kim loại hiệu suất cao, mà còn là minh chứng cho thấy sự chuyển mình mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản xuất.
Với việc Howco Metals Management đầu tư vào máy in 3D kim loại SLM 280, họ đã thể hiện cam kết mạnh mẽ trong việc nâng cao năng lực sản xuất và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, đặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ.
Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp in 3D kim loại tiên tiến, mạnh mẽ và linh hoạt, máy in 3D kim loại SLM 280 chính là sự lựa chọn hoàn hảo. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.
Nguồn tài liệu: Nikon SLM Solutions and Howco partner to develop C103 alloy for AM
Với Vinnotek, bạn sẽ không chỉ sở hữu một chiếc máy in mà còn có được kiến thức và kỹ năng để tự tin vận hành và tạo ra những sản phẩm độc đáo
Vinnotek tự hào là người đồng hành đáng tin cậy cho các doanh nghiệp đang tìm kiếm giải pháp mới cho quy trình sản xuất của mình. Chúng tôi cung cấp đầy đủ các dịch vụ, từ việc cung cấp máy in 3D FDM Công nghiệp (BigRep, Raise3D, Mingda), máy in 3D kim loại tiên tiến SLM Solutions, Titomic và phần mềm thiết kế chuyên nghiệp (Materialise, Hexagon) cho đến các khóa đào tạo chuyên sâu và dịch vụ thiết kế tính toán mô phỏng
Liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ nhanh nhất
☎Số điện thoại: (+84)905300382 (Mr. Huân)
📩Email: sales@vinnotek.com
⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin
⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về chương trình đào tạo công nghệ in 3D của Vinnotek, xin vui lòng liên lạc với chúng tôi tại số điện thoại 0905300382 (gặp Mr. Huân) hoặc email huan.dau@vinnotek.com
