Gall sefydliadau di-elw, y cyfryngau, a’r cyhoedd lawrlwytho delweddau o wefan Swyddfa’r Wasg MIT o dan drwydded anfasnachol, di- ddeilliadol Creative Commons Attribution.Rhaid i chi beidio ag addasu'r delweddau a ddarperir, dim ond eu tocio i'r maint cywir.Rhaid defnyddio credydau wrth gopïo delweddau;Credyd “MIT” ar gyfer delweddau oni nodir isod.
Mae triniaeth wres newydd a ddatblygwyd yn MIT yn newid microstrwythur metelau printiedig 3D, gan wneud y deunydd yn gryfach ac yn fwy gwrthsefyll amodau thermol eithafol.Gallai'r dechnoleg hon alluogi argraffu 3D o lafnau a asgelloedd perfformiad uchel ar gyfer tyrbinau nwy a pheiriannau jet sy'n cynhyrchu trydan, gan alluogi dyluniadau newydd i leihau'r defnydd o danwydd ac effeithlonrwydd ynni.
Gwneir llafnau tyrbin nwy heddiw gan ddefnyddio proses gastio draddodiadol lle mae metel tawdd yn cael ei dywallt i siapiau cymhleth a'i solidoli'n gyfeiriadol.Mae'r cydrannau hyn wedi'u gwneud o rai o'r aloion metel sy'n gwrthsefyll gwres mwyaf ar y blaned, gan eu bod wedi'u cynllunio i droelli ar gyflymder uchel mewn nwyon hynod o boeth, gan echdynnu gwaith i gynhyrchu trydan mewn gweithfeydd pŵer a rhoi hwb i beiriannau jet.
Mae diddordeb cynyddol mewn cynhyrchu llafnau tyrbin gan ddefnyddio argraffu 3D, sydd, yn ogystal â buddion amgylcheddol ac economaidd, yn caniatáu i weithgynhyrchwyr gynhyrchu llafnau â geometregau mwy cymhleth ac ynni-effeithlon yn gyflym.Ond nid yw ymdrechion i argraffu llafnau tyrbinau 3D eto wedi goresgyn un rhwystr mawr: ymgripiad.
Mewn meteleg, deallir ymgripiad fel tueddiad metel i anffurfio'n anadferadwy o dan straen mecanyddol cyson a thymheredd uchel.Tra bod yr ymchwilwyr yn archwilio'r posibilrwydd o argraffu llafnau tyrbinau, canfuwyd bod y broses argraffu yn cynhyrchu grawn mân yn amrywio o ran maint o ddegau i gannoedd o ficrometrau - microstrwythur sy'n arbennig o dueddol o ymgripiad.
“Yn ymarferol, mae hyn yn golygu y bydd gan y tyrbin nwy oes fyrrach neu’n llai darbodus,” meddai Zachary Cordero, athro awyrofod Boeing yn MIT.“Mae’r rhain yn ganlyniadau gwael costus.”
Mae Cordero a chydweithwyr wedi dod o hyd i ffordd i wella strwythur aloion printiedig 3D trwy ychwanegu cam triniaeth wres ychwanegol sy'n troi grawn mân y deunydd printiedig yn grawn “colofn” mwy - microstrwythur cryfach sy'n lleihau potensial ymgripiad y deunydd.deunydd oherwydd bod y “pileri” wedi'u halinio ag echel y straen mwyaf.Mae'r dull a amlinellir heddiw mewn Gweithgynhyrchu Ychwanegion yn paratoi'r ffordd ar gyfer argraffu diwydiannol 3D o lafnau tyrbin nwy, dywed yr ymchwilwyr.
“Yn y dyfodol agos, rydym yn disgwyl i weithgynhyrchwyr tyrbinau nwy argraffu eu llafnau mewn gweithfeydd gweithgynhyrchu ychwanegion ar raddfa fawr ac yna eu hôl-brosesu gan ddefnyddio ein triniaeth wres,” meddai Cordero.“Bydd argraffu 3D yn galluogi pensaernïaeth oeri newydd a all gynyddu effeithlonrwydd thermol tyrbinau, gan ganiatáu iddynt gynhyrchu’r un faint o bŵer wrth losgi llai o danwydd ac yn y pen draw allyrru llai o garbon deuocsid.”
Cyd-awdurwyd astudiaeth Cordero gan yr awduron arweiniol Dominic Pichi, Christopher Carter, ac Andres Garcia-Jiménez o Sefydliad Technoleg Massachusetts, Anugrahapradha Mukundan a Marie-Agatha Sharpan o Brifysgol Illinois yn Urbana-Champaign, a Donovan Leonard of the Oak Labordy Cenedlaethol Ridge.
Mae dull newydd y tîm yn fath o ailgrisialu cyfeiriadol, triniaeth wres sy'n symud deunydd trwy barth poeth ar gyfradd a reolir yn fanwl gywir, gan asio llawer o ronynnau microsgopig o'r deunydd yn grisialau mwy, cryfach, mwy unffurf.
Dyfeisiwyd ailgrisialu cyfeiriadol dros 80 mlynedd yn ôl a'i gymhwyso i ddeunyddiau anffurfadwy.Yn eu hastudiaeth newydd, mae tîm MIT wedi cymhwyso ailgrisialu dan gyfarwyddyd i uwch-aloiau printiedig 3D.
Profodd y tîm y dull hwn ar uwch-aloiau nicel printiedig 3D, metelau sy'n cael eu castio a'u defnyddio'n gyffredin mewn tyrbinau nwy.Mewn cyfres o arbrofion, gosododd yr ymchwilwyr samplau wedi'u hargraffu 3D o uwch-aloi tebyg i wialen mewn baddon dŵr tymheredd ystafell yn union o dan coil ymsefydlu.Fe wnaethon nhw dynnu pob gwialen allan o'r dŵr yn araf a'i basio trwy coil ar gyflymder gwahanol, gan gynhesu'r gwiail yn sylweddol i dymheredd yn amrywio o 1200 i 1245 gradd Celsius.
Canfuwyd bod tynnu'r wialen ar gyflymder penodol (2.5 milimetr yr awr) ac ar dymheredd penodol (1235 gradd Celsius) yn creu graddiant tymheredd serth sy'n sbarduno trawsnewidiad ym microstrwythur mân y cyfryngau print.
“Mae’r deunydd yn dechrau fel gronynnau bach gyda diffygion o’r enw dadleoliadau, fel sbageti wedi torri,” esboniodd Cordero.“Pan fyddwch chi'n gwresogi'r defnydd, mae'r diffygion hyn yn diflannu ac yn ailadeiladu, a gall y grawn dyfu.grawn trwy amsugno deunydd diffygiol a grawn llai - proses a elwir yn ailgrisialu.”
Ar ôl oeri'r gwiail wedi'u trin â gwres, archwiliodd yr ymchwilwyr eu microstrwythur gan ddefnyddio microsgopau optegol ac electron a chanfod bod grawn microsgopig argraffedig o'r deunydd wedi'i ddisodli gan grawn “colofn”, neu ranbarthau hir, tebyg i grisial a oedd yn llawer mwy na'r rhai gwreiddiol. grawn..
“Fe wnaethon ni ailstrwythuro’n llwyr,” meddai’r prif awdur Dominic Peach.“Rydym yn dangos y gallwn gynyddu maint y grawn yn ôl nifer o orchmynion maint i ffurfio nifer fawr o ronynnau colofnog, a ddylai yn ddamcaniaethol arwain at welliant sylweddol mewn priodweddau ymgripiad.”
Dangosodd y tîm hefyd y gallent reoli cyfradd tynnu a thymheredd y samplau gwialen i fireinio grawn cynyddol y deunydd, gan greu rhanbarthau o faint a chyfeiriadedd grawn penodol.Gallai'r lefel hon o reolaeth ganiatáu i weithgynhyrchwyr argraffu llafnau tyrbinau gyda microstrwythurau safle-benodol y gellir eu teilwra i amodau gweithredu penodol, meddai Cordero.
Mae Cordero yn bwriadu profi triniaeth wres rhannau printiedig 3D yn nes at lafnau'r tyrbin.Mae'r tîm hefyd yn ymchwilio i ffyrdd o gyflymu cryfder tynnol yn ogystal â phrofi ymwrthedd ymgripiad strwythurau trin â gwres.Yna maent yn dyfalu y gallai triniaeth wres alluogi cymhwyso argraffu 3D yn ymarferol i gynhyrchu llafnau tyrbinau gradd ddiwydiannol gyda siapiau a phatrymau mwy cymhleth.
“Bydd y llafnau newydd a geometreg y llafn yn gwneud tyrbinau nwy ar y tir ac, yn y pen draw, injans awyrennau yn fwy ynni-effeithlon,” meddai Cordero.“O safbwynt sylfaenol, gallai hyn leihau allyriadau CO2 trwy wella effeithlonrwydd y dyfeisiau hyn.”
Amser postio: Tachwedd-15-2022
