Enkelte industrielle deler, for eksempel flykomponenter i titan og støpeformer som må skiftes ut ofte, er ekstremt dyre å produsere. For å forlenge levetiden til disse kostbare delene og redusere utskiftingskostnadene har et team av eksperter fra Department of Mechanical and Aerospace Engineering ved Missouri University of Science and Technology gjennomført en studie for å reprodusere slitte metallkomponenter ved hjelp av additiv produksjonsteknologi.
I motsetning til tradisjonelle reparasjoner, som er tidkrevende og kostbare, er additiv produksjonsteknologi egnet til å reparere kostbare og komplekse komponenter. Ved å påføre fyllstoffer lag for lag på slitte områder for å gjenopprette manglende geometri, blir reparasjonsprosessen mer presis og garanterer styrken til de reparerte delene.
Overhaling av deler er en kompleks prosess som kan deles opp i flere trinn. For å gjenopprette den skadede geometrien måtte man først gjenskape en modell av den slitte delen. En modell av delen innenfor spesifikasjonene kunne gjenskapes ved å skanne originaldelen. Deretter ble den skadede delen skannet for å rekonstruere den skadede modellen. Forskningsteamet brukte SHINING 3Ds metrologiske 3D-skanner OptimScan-5M, som er utstyrt med den nyeste blålysteknologien, for å innhente 3D-data med høy nøyaktighet og hastighet.
For noen små deler monterte forskerteamet OptimScan-5M på et stativ og brukte en robotarm for å eliminere den tidkrevende prosessen med å rotere objektet manuelt for å finne de rette vinklene for å fange opp alle overflater.
Delen innenfor de tekniske grensene og den skadede modellen ble deretter sendt ut i STL-format. Den skadede modellen ble justert i forhold til den teknisk korrekte modellen. En STL-modell av den skadede geometrien til den slitte komponenten ble rekonstruert ved hjelp av en logisk operasjon. Basert på denne modellen opprettet teamet en laserskanningsverktøybane for materialpåføring i programvaren.
Til slutt ble laserreparasjonen av metallkomponenter utført ved hjelp av 3D-printere og en CNC-maskin. Hele reparasjonsprosessen krevde svært nøyaktige 3D-data for å lage en presis verktøybane, og OptimScan-5M gjorde en utmerket jobb.
Hittil har et team fra Missouri University of Science and Technology reparert en plate, en dyse, et blad og metalldeler ved hjelp av 3D-skanning og additiv produksjonsteknologi. Vi håper at denne forskningen kan komme anlegget til gode og forlenge levetiden til verdifulle deler, og dermed redusere vedlikeholdskostnadene.
Liste over referanser：
1. X. Zhang, W. Cui, L. Hill, W. Li, F. Liou. “Development of Pre-repair Machining Strategies for Laser-aided Metallic Component Remanufacturing,” Proceeding of the 29th Solid Freeform Fabrication Symposium, University of Texas, Austin, 2018.
2. X. Zhang, W. Cui, W. Li, F. Liou. Liou. “Metallic Components Repair Strategies using the Hybrid Manufacturing Process”, Proceeding of the 28th Solid Freeform Fabrication Symposium, University of Texas, Austin, 2017.
3. X. Zhang, W. Li, K. M. Adkison, F. Liou. “Damage Reconstruction from Tri-dexel Data for Laser-aided Repairing of Metallic Components”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 96(2018): 3377-3390.
4. X. Zhang, W. Li, X. Chen, W. Cui, F. Liou. “Evaluation of Component Repair using Direct Metal Deposition from Scanned Data,” International Journal of Advanced Manufacturing Technology 95(2018): 3335-3348.
5. X. Zhang, W. Li, F. Liou. “Damage Detection and Reconstruction Algorithm in Repairing Compressor Blade by Direct Metal Deposition”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 95(2018): 2393-2404.
Leave a Reply