白宫增材制造前进计划近距离了解-Sintavia的第四次工业革命进行时

美国总统拜登于5月6日在辛辛那提正式揭幕AM Forward(增材制造前进计划),将通过提高美国中小型制造商的竞争力、创造和维持高薪制造业工作岗位以及通过采用增材制造提高供应链弹性来帮助美国家庭降低成本。

来自佛罗里达州航空、国防和航天工业先进推进与热动力系统的设计者和增材制造商Sintavia公司受邀代表增材制造供应链参加白宫重要倡议“AM Forward”(增材制造前进)的启动活动,目前Sintavia设计和3D打印的产品已经在为未来的飞行和运载工具提供动力和冷却,本期近距离了解Sintavia在增材制造方面在人类社会的第四次工业革命3D打印领域所作出的探索努力。

Sintavia乔.拜登参观Sintavia

© Sintavia

“AM Forward”(增材制造前进)计划是大型知名制造商和他们的美国小型供应商之间的自愿性契约。GE航空集团、霍尼韦尔、洛克希德·马丁、雷神和西门子能源是AM Forward倡议的初期参与者。这些航空航天原始设备制造商都有机会提名一家增材制造供应商参加启动活动,而Sintavia获得了洛克希德·马丁公司和霍尼韦尔航空航天公司的邀请。

当前美国立法会议正讨论《两党创新法案》(BIA)。该法案将通过在商务部设立供应链办公室、支持增材制造等基础技术以及投资区域技术中心,进一步加强AM Forward倡议的目标。BIA还将增加对美国制造研究所协会(Manufacturing USA Institutes)和制造业拓展伙伴计划(Manufacturing Extension Partnership)的资助。

block 硬件奠定实力基础

Sintavia专注于提供端到端的3D打印服务解决方案,他们并没有自己开发的金属3D打印设备,基于其创始人深信3D打印是航空航天制造业的未来,2012年,这家公司在佛罗里达州戴维斯市开办了自己的初创企业。

Sintavia一览

© Sintavia

根据3D科学谷的市场观察早在2018年初,Sintavia就获得了霍尼韦尔的长期合作订单,为霍尼韦尔提供3D打印的零部件,包括飞机辅助动力装置(APU),涡轮轴发动机零部件,涡轮风扇发动机零部件和发动机控制阀等。

valley_Rocket3D打印火箭推力室的技术逻辑

© 3D科学谷白皮书

Sintavia在过去几年一直致力于提升相关业务,除了开发和优化各种金属材质3D打印方式外,还完成了对航空航天增材制造商QC Laboratories的收购。

Sintavia_APUAPU

© Sintavia

如今,Sintavia是端到端增材制造领域的全球领导者之一,Sintavia设计和3D打印的产品已经在为未来的飞行和运载工具提供动力和冷却,根据3D科学谷的了解,Sintavia专注于粉末床选择性激光熔融3D打印技术,其打印设备包括SLM Solutions, EOS, GE等等。Sintavia擅长Inconel 718合金、Inconel 625合金、铝、钛、钴铬合金、不锈钢等金属粉末的打印。

作为材料特性实验室的服务代表,Sintavia使用当今最先进的设备,提供全面的机械检测能力。典型的机械检测属性包括弹性、抗张强度、延伸率、硬度、断裂韧性、抗冲击性、蠕变、应力断裂和疲劳极限实证。

Sintavia的冶金分析实验室是全球最先进、最高端的实验室之一。Sintavia提供全系列的金相制备能力,包括分割、装配、研磨、抛光和蚀刻。公司自身所具有的这一能力对于原料和指标开发至关重要。

后处理方面,Sintavia采用的是Quintus Technologies 热等静压(HIP)技术,通过热等静压和热处理技术能够消除零件中对疲劳寿命产生影响的孔隙,从而提高钛合金和高温合金3D打印零部件的材料性能。

Valley_Test3D打印的无损检测方式

© 3D科学谷白皮书

打印服务的开始,Sintavia与客户一起确定合适的参数,从而提升工作质量,并带来零件的高速生产。Sintavia打造的一站式服务包括设计、粉末分析、打印、CT扫描、金相分析、力学测试等。在这方面,Sintavia通过了AS9100 certified和ISO 17025/ANAB认证。

在检测方面,Sintavia打造了一站式的服务能力,可以根据ASTM要求进行金相检验,进行硬度测试(洛氏硬度测试、努氏硬度测试 、维氏硬度测试)。使用电感耦合等离子体(ICP)质谱仪对进行ppm级别的元素分析,还可以进行失效分析测试。

Sintavia目前的业务主要专注于为全球航空航天和国防制造商提供OEM零部件的增材制造生产。Sintavia的业务还扩展到能源、汽车、发电领域。

block 冷却系统的工艺开发

根据3D科学谷的了解,Sintavia使用的EOS的AMCM M4K-4 打印机制作出这种带有波浪设计感的热交换器。该材料是一种镍超合金,专门用于船用热交换器,整个组件的外部尺寸约为 16” x 16” x 39”。这些装置在冷却未来的发动机方面是不可或缺的,这将推动航空航天、国防和航天领域发动机冷却效果的进步。

Valley_Heat exchanger_Advantage3D打印在冷却方面的应用优势

© 3D科学谷白皮书

设计可扩展的热交换器芯的好处之一是,当3D打印机变大时,所能够制造的热交换器也会变大,3D科学谷所了解的一个案例中,与传统设计和制造的版本相比,Sintavia 设计和3D打印的热交换器可提供高达 2 倍的热传递性能和高达 3 倍的压降 – 制造良率提高了 4 倍以上。

sintavia he

3D打印冷却器

©Sintavia 

block 铝合金加工工艺开发

根据3D科学谷的市场观察,Sintavia围绕每一种金属打造独家的加工“秘方”,从而在应用端搭建高的竞争壁垒,为其长驱直入的发展做好铺垫。

针对于铝合金的加工,Sintavia开发出了完整的端到端的参数体系,Sintavia通过专有工艺来打印F357铝粉末,从而满足航空航天和汽车行业对低密度、良好的加工性和热传导元件的需求。

Material_Al_Valley© 3D科学谷白皮书

随着航空航天和汽车行业对于铝硅合金的需求正在上升,Sintavia的综合制造能力使F357铝合金的制造更加快速,并且达到或超过行业的严格验证参数要求。

sintavia_1© Sintavia

Sintavia独家的铝合金加工工艺是一整套的体系,不仅包括预构建材料分析,还包括后期热处理和压力消除,从而能够生产出高达125%的设计强度,精密度达100%。通过常温、高温强度验证,以及零度以下的温度验证,Sintavia能够快速生产出满足要求的铝件。

block 铜合金加工工艺开发

Sintavia还为NASA的GRCop-42 铜合金开发了专有打印技术,GRCop-42 是NASA 和私人太空飞行公司用于火箭推力室组件的首选铜合金。这项新技术结合了专有参数集和热处理后处理,是在 EOS的M400-4 打印机上开发的,可制造最小密度为 99.94%、最小拉伸强度为 28.3 的 GRCop-42 铜组件ksi,最小极限屈服强度为 52.7 ksi,最小伸长率为 32.4%。重要的是,该技术避免了在后处理步骤中使用热等静压机,从而减少了生产时间、复杂性并降低了成本。

Sintavia_Copper

NASA制造火箭推力室的燃烧室所用的铜合金GRCop-42作为具有更高导电性的高强度合金而得到了应用,铜合金由于其高导热性而被期望用于腔室衬里,这带来高效的壁冷却以将腔室热壁保持在高强度温度区域中。根据3D科学谷的了解,NASA开发了生产封闭壁铜合金衬里的能力,使复合材料成为腔室护套作为可行且理想的选择。详情请参考3D科学谷发布的《NASA 3D打印铜合金燃烧室和高强度耐氢合金火箭发动机零件通过23次热火测试》《深度了解通过NASA的铜合金材料开发“内衣外穿”的Aerospike火箭发动机》。

Copper_Valley© 3D科学谷白皮书

围绕着铜合金,Sintavia在进一步提升其独特的优势,以具有成本效益和优异机械性能的方式释放难以打印的材料的潜力。而能够在 GRCop-42 上达到这些性能水平这一事实进一步巩固了 Sintavia 作为增材制造在航空航天、国防和航天行业应用的独特地位。

block 软件强化长远发展实力

当然,仅仅有先进的厂房,以及从金属打印到后处理、检测的一系列先进设备和工艺开发还不足够成就Sintavia。对于Sintavia的成功至关重要的是端到端的软件解决方案。

要理解为什么软件对3D打印服务公司的发展至关重要其实并不难,想像一下,当生产的规模变大,生产的挑战也成指数级别提升,如果让一群人通过不同的软件孤岛,输入数据和进行更改,这将带来灾难性的结果,你难以保证质量的一致性和可追溯性。

Valley_AI© 3D科学谷白皮书

这其中,有些3D打印服务商采取了自行开发软件。对于Sintavia来说,他们采用了西门子软件。目前西门子的端对端的软件解决方案提供了一下的帮助:

- 减少人为错误的可能性

- 减少从接收第一个文件到接收最后一个文件的时间

- 允许更大的审计跟踪 – 对航空客户特别有用

- 关注产量的同时,保证质量

3D科学谷认为软件的重要性将越来越体现出来,是3D打印服务商的竞争力核心之一,而这其中软件的投入,需要注重端到端的整体解决方案,片段化的软件需要集成到端到端的整体解决方案平台中。

端到端的平台性软件像主动脉,把工具性软件链接起来,使得片段化的数据成为数据流,用户可以有无缝衔接的体验,质量可以得到追溯,认证变得简单可行,工艺的可复制性成为现实。

知之既深,行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络,3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析,请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

insight


白皮书下载 l 加入3D科学谷QQ群:106477771
网站投稿 l 发送至2509957133@qq.com
欢迎转载 l 转载请注明来源3D科学谷 l 链接到3D科学谷网站原文。

分享:

你可能也喜欢...

发表评论