Trong nhiều thập kỷ, lõi gốm cho cánh tuabin đã được chế tạo theo cùng một cách: ép phun bằng khuôn kim loại đắt tiền. Nhưng các thiết kế cánh quạt ngày nay đòi hỏi các kênh làm mát bên trong ngày càng phức tạp—các chỗ uốn cong và khoang mà khuôn không thể tạo ra được.

Hạn chế đó hiện đang biến mất. Công nghệ in 3D quang học cho lõi gốm đã bước ra khỏi phòng thí nghiệm và đi vào sản xuất thực tế. Không cần khuôn. Lõi được in trực tiếp từ bột gốm, sau đó tách ra và thiêu kết.

Ba lợi ích thiết thực

1. Thời gian thực hiện giảm từ vài tuần xuống dưới hai tuần

Quá trình làm khuôn truyền thống mất từ ​​​​ba tuần đến vài tháng. Với tính năng in 3D, sau khi thiết kế được phê duyệt, bạn sẽ có được lõi hoàn thiện trong vòng chưa đầy hai tuần. Cần thay đổi thiết kế? In một cái mới ngay trong ngày—không cần chờ đợi một cái chết mới.

2. Hình học bên trong phức tạp không còn là vấn đề nữa

Quá trình ép phun đòi hỏi lõi phải được kéo ra khỏi khuôn, do đó các đường dẫn bên trong không thể quá phức tạp. In 3D không có hạn chế như vậy. Bạn có thể thiết kế các kênh làm mát theo bất kỳ hình dạng nào để tối ưu hóa hiệu suất—trực tiếp cải thiện khả năng chịu nhiệt độ của lưỡi cắt và tuổi thọ sử dụng.

3. Lô nhỏ không còn phá sản

Một bộ khuôn có thể có giá từ hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn đô la. Đối với 50 lõi thử nghiệm, chi phí cho mỗi bộ phận đó là vô lý. Công nghệ in 3D không tốn chi phí tạo khuôn—làm cho một lõi hoặc một trăm lõi có chi phí gần như nhau trên mỗi đơn vị. Điều này làm giảm đáng kể rào cản đối với hoạt động R&D và tạo nguyên mẫu.

Hôm nay mọi thứ đứng ở đâu

Công nghệ này đã được xác nhận trong các dự án hàng không vũ trụ thực tế. Một chương trình thử nghiệm thành phần quân sự đã sử dụng lõi gốm in 3D và hiện đã chuyển chúng sang sản xuất thử nghiệm.

Những thách thức kỹ thuật chính đang được tích cực giải quyết:

• Kiểm soát độ co ngót – quá trình thiêu kết vẫn gây ra một số thay đổi về kích thước và việc duy trì dung sai chặt chẽ đòi hỏi phải điều chỉnh quy trình cẩn thận

• Tối ưu hóa độ bền – hướng in và công thức hạt ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền uốn

• Vật liệu mới – lõi gốm hòa tan trong nước là một lựa chọn mới: sau khi đúc, chỉ cần nhúng bộ phận vào nước và lõi sẽ hòa tan, loại bỏ quá trình lọc hóa chất khắc nghiệt. Vẫn đang được tinh chỉnh, nhưng các mẫu đang hoạt động đã có sẵn.

Ai nên quan tâm

Nếu bạn đang phát triển các thiết kế cánh quạt mới hoặc cần các lô lõi phức tạp nhỏ thì in 3D hiện là một lựa chọn thực tế đáng để đánh giá. Không còn hạn chế về công cụ. Lặp lại nhanh hơn. Chi phí R&D thấp hơn.

Đối với các bộ phận tiêu chuẩn có khối lượng lớn, phương pháp ép phun truyền thống vẫn chiếm ưu thế về chi phí và tốc độ trên mỗi đơn vị. Nhưng đối với những hình học phức tạp và chu kỳ phát triển nhanh chóng, sự cân bằng đã nghiêng về phía trước.