Inconel 718 piedevu ražošanā: 3D drukāšana kosmosa komponentiem

Inconel 718 (UNS N07718)ir visplašāk izmantotais niķeļa{0}}supersakausējums kosmosa piedevu ražošanā, kas veido vairāk nekā 60% no visām gāzturbīnu dzinēju metāla detaļām. Augstas -temperatūras izturības (līdz 700 °C), lieliskas šļūdes pretestības un labas metināmības kombinācija padara to ideāli piemērotu lāzera pulvera slāņa saplūšanas (LPBF) un elektronu staru kausēšanas (EBM) procesiem. Šajā rakstā ir apskatīti procesa parametri, mikrostruktūras attīstība, mehāniskās īpašības, pēcapstrādes prasības un kvalitātes standarti aviācijas un kosmosa Inconel 718 AM komponentiem.

Inconel 718 in Additive Manufacturing 3D Printing for Aerospace Components

Inconel 718 veido vairāk nekā 60% no metāla AM detaļām gāzturbīnu dzinējos, jo tas piedāvā optimālu līdzsvaru starp stiprību augstā temperatūrā (līdz 700 ° C), lielisku metināmību ar minimālu uzņēmību pret plaisāšanu un labi izveidotu procesa parametru datubāzi visās LPBF un EBM platformās.

Inconel 718 ir nogulsnēs-cietējams niķeļa-hroma sakausējums, kas satur ievērojamas dzelzs, niobija, molibdēna un titāna piedevas. Sakausējums iegūst savu spēku no gamma dubultā (Ni3Nb) un gamma primārā (Ni3 (Al, Ti)) nogulsnēm, kas veidojas novecošanas termiskās apstrādes laikā. Galvenās piedevu ražošanas priekšrocības ir:

Īpašums	Inconel 718	Inconel 625	Vaspalojs	Atbilstība AM
Solidus temperatūra	1260°C	1290°C	1330°C	Zemāks cietības līmenis=plašāks apstrādes logs
Jutība pret plaisām	Zems	Ļoti zems	Augsts	Samazina sacietēšanas plaisāšanu AM
Gamma galvenais saturs	15-20%	0%	40%	Mērens nogulšņu saturs=laba metināmība
Stiepes izturība (RT)	1375 MPa	827 MPa	1295 MPa	Augstākais starp metināmajiem supersakausējumiem
Šļūdes pārrāvums (650 °C)	400+ stundas	150 stundas	600+ stundas	Lieliski piemērots turbīnu komponentiem
Pulvera izmaksas ($/kg)	80-120	90-130	150-200	Izmaksu{0}}efektīva ražošanai
AM procesa datu bāze	Plašs	Ierobežots	Ļoti ierobežots	Nobriedušu tehnoloģiju gatavība
Aviācijas un kosmosa AM pieņemšana	60%+ turbīnu detaļu	15%	5%	Nozares standarts

Avots: ASTM B637; SAE AMS 5662; GE Aviation AM datu bāze 2024

Sakausējuma relatīvi zemais gamma pamatsaturs (15-20% pret 40%+ Waspaloy un Udimet 720) samazina deformācijas vecuma plaisāšanas risku pēc AM termiskās apstrādes. Tas padara Inconel 718 unikāli piemērotu sarežģītām AM ģeometrijām, kurām nepieciešama spriedzes samazināšana un nokrišņu sacietēšana bez plaisāšanas.

Optimālie LPBF parametri Inconel 718 ir lāzera jauda 200-300W, skenēšanas ātrums 800-1200 mm/s, slāņa biezums 30-40 mikrometri un lūku atstatums 80-120 mikrometri, sasniedzot blīvumu virs 99,9% un virsmas raupjumu Ra 5-10 mikrometri.

Lāzera pulvera slāņa saplūšana (LPBF) ir dominējošais AM process Inconel 718 kosmosa komponentiem. Procesa logu nosaka tilpuma enerģijas blīvums (VED), ko aprēķina šādi:

VED (J/mm3)=Lāzera jauda (W) / [skenēšanas ātrums (mm/s) x lūkas atstatums (mm) x slāņa biezums (mm)]

Parametrs	Optimālais diapazons	Efekts, ja pārāk zems	Efekts, ja pārāk augsts	Kritiskā tolerance
Lāzera jauda	200-300 W	Sapludināšanas trūkums, porainība	Atslēgas caurduršana, šļakatas	+/- 10 W
Skenēšanas ātrums	800-1200 mm/s	Pārmērīgs kušanas baseins, sārņi	Sapludināšanas trūkums, lodēšana	+/- 50 mm/s
Slāņa biezums	30-40 mikrometri	Slikta izšķirtspēja, kāpņu{0}}pakāpju efekts	Nepilnīga kušana	+/- 5 mikrometri
Lūku atstarpes	80-120 mikrometri	Pārkausēšana, zema produktivitāte	Trūkst saplūšanas starp celiņiem	+/- 10 mikrometri
Tilpuma enerģijas blīvums	50-80 J/mm3	Porainība > 0,5%	Atslēgas caurums, virsmas raupjums	+/- 5 J/mm3
Uzsildīšanas temperatūra	80-200°C	Atlikušais spriegums > 800 MPa	Oksidācijas risks	+/- 20 grādi C
Celtniecības plāksnes temperatūra	100-200°C	deformācija, atslāņošanās	Pulvera sadalīšanās	+/- 10 grādi C
Kameras skābeklis	< 100 ppm	Oksīdu ieslēgumi, sliktas īpašības	Procesa stabilitātes problēmas	< 50 ppm recommended

Avots: EOS Inconel 718 parametru rokasgrāmata; SAE AMS 7011; NASA MSFC-STD-3716

Mūsdienu LPBF sistēmās tiek izmantotas svītru vai šaha skenēšanas stratēģijas ar 67-grādu rotāciju starp slāņiem, lai samazinātu atlikušo spriegumu un tekstūras attīstību. Tipisks svītru platums ir 5-10 mm ar 10% pārklāšanos starp svītrām. Augstiem, plānsienu komponentiem kontūru skenēšana ar samazinātu jaudu (150-200W) un lēnāku ātrumu (600-800 mm/s) uzlabo virsmas apdari un izmēru precizitāti.

EBM ražo Inconel 718 ar 40-60% zemāku atlikušo spriegumu, smalkāku graudu struktūru (vidējais graudu izmērs 20-50 mikrometri pret 50-200 mikrometriem LPBF) un novērš vajadzību pēc spriedzes samazināšanas, taču tiek sasniegta zemāka izmēru precizitāte (+/{{5}{} mm vs. cuum.)

How Does EBM Compare to LPBF for Inconel 718 Aerospace Components

Raksturīgs	LPBF (lāzers)	EBM (elektronu stars)	Aviācijas un kosmosa ietekme	Atlases kritēriji
Celtniecības temperatūra	80-200°C	900-1100°C	Atlikušais spriegums: LPBF 800+ MPa, EBM < 200 MPa	EBM priekšroka tiek dota lielām, sarežģītām daļām
Graudu struktūra	Kolonnveida, 50-200 mikrometri	Equiaxed, 20-50 mikrometri	EBM: vairāk izotropisku īpašību	EBM noguruma{0}}kritiskajām sastāvdaļām
Kā-uzbūvētais blīvums	99.5-99.9%	99.7-99.95%	Abi sasniedz pilnu blīvumu pēc HIP	Ekvivalents statiskajai izturībai
Virsmas raupjums (Ra)	5-10 mikrometri	20-30 mikrometri	LPBF nepieciešama mazāka apstrāde	LPBF precīzām funkcijām
Izmēru precizitāte	+/- 0.1 mm	+/- 0.3 mm	LPBF: stingrākas pielaides	LPBF virsmu savienošanai
Minimālais funkcijas lielums	0,1-0,2 mm	0,3-0,5 mm	LPBF: sīkākas detaļas	LPBF plānām sienām, dzesēšanas kanāliem
Build Rate	5-20 cm3/h	50-80 cm3/h	EBM: 3–5 reizes ātrāk	EBM liela apjoma{0}}ražošanai
Pulvera pārstrādājamība	5-10 cikli	10-20 cikli	EBM: zemākas pulvera izmaksas par daļu	EBM programmām, kas ir jutīgas pret izmaksām{0}
Atbalsta struktūra	Nepieciešams (10–30% no daļas apjoma)	Minimāli (sinter kūkas balsti)	EBM: mazāk pēc{0}}apstrādes	EBM sarežģītiem iekšējiem kanāliem
Nepieciešama stresa mazināšana	Jā, obligāti	Nē, stresa mazināšana in{0}}situ	EBM: vienkāršota darbplūsma	EBM samazina izpildes laiku par 2-3 dienām

Avots: Arcam EBM Inconel 718 lietotāja rokasgrāmata; EOS M 290 parametru lapa; GE Aviācijas procesa specifikācija

Paaugstinātā uzbūves temperatūra EBM (900{2}}1100 grādi C) tuvojas Inconel 718 šķīduma atkvēlināšanas temperatūrai, kā rezultātā tiek panākts in-situ spriedzes atvieglojums un vienmērīgāka mikrostruktūra. Tas novērš deformācijas risku pēcbūves spriedzes samazināšanas laikā, kas ir ļoti svarīgi lieliem kosmosa komponentiem, piemēram, turbīnu korpusiem un konstrukcijas kronšteiniem. Tomēr EBM rupjāka virsmas apdare un brīvākas pielaides rada nepieciešamību apstrādāt lielāko daļu funkcionālo virsmu.

Tā kā{0}}uzbūvētajā Inconel 718 ir redzami kolonnveida graudi, kas saskaņoti ar uzbūves virzienu, spēcīgi<001>šķiedru tekstūra, Laves fāzes un karbīda segregācijas starpdendritiskajos reģionos un mikrocietība 320-380 HV, kam nepieciešama šķīduma atkausēšana un dubulta novecošana, lai panāktu nokrišņu sacietēšanu.

Mikrostrukturālā iezīme	LPBF kā-uzbūvēts	EBM kā-būvēts	Kalti bāzes līnija	Aviācijas un kosmosa nozīme
Graudu morfoloģija	Kolonnveida, malu attiecība no 3:1 līdz 5:1	Jaukts kolonnveida{0}}ekviānads, malu attiecība no 1,5:1 līdz 2:1	Equiaxed, ASTM 4-6	Kolonnveida graudi izraisa anizotropas īpašības
Vidējais graudu lielums	50-200 mikrometri (garums)	20-50 mikrometri	25-100 mikrometri	Smalkāki graudi=lielāka ražas robeža (Hall-Petch)
Kristalogrāfiskā tekstūra	Spēcīgs<001>šķiedru tekstūra (3-5x nejauši)	Mērena tekstūra (1,5-2x nejauši)	Nejauši	Tekstūra ietekmē noguruma plaisu augšanas ātrumu
Laves fāzes frakcija	3-8%	2-5%	< 1%	Laves fāze noārda Nb, samazina spēku
Karbīda izplatīšana	MC karbīdi pie graudu robežām	Izkliedētie MC un M23C6	Disperģētie MC karbīdi	Karbīdi ietekmē šļūdes pretestību
Gamma Double Prime	Nav (nepieciešams novecošana)	Minimāls (in{0}}novecošanās in situ EBM)	15-20% pēc termiskās apstrādes	Nokrišņi nodrošina spēku
Mikrocietība (HV)	320-380	350-420	340-400 (atkvēlināts šķīdums)	Cietība norāda nokrišņu stāvokli
Atlikušā porainība	0,1-0,5% (gāzes porainība, saplūšanas trūkums)	0.05-0.3%	< 0.01%	Porainība samazina noguruma kalpošanas laiku

Avots: Acta Materialia Vol 215 (2021); Metallurgical Transactions A Vol 52 (2021); NASA tehniskais ziņojums NASA/TM-2020-5001273

Ātrie sacietēšanas ātrumi LPBF (10^5 līdz 10^6 K/s) un EBM (10^3 līdz 10^4 K/s) nodrošina lielāku cieto šķīdību un rafinētas dendrīta struktūras, salīdzinot ar kaltu materiālu. Tomēr niobija segregācija sacietēšanas laikā veicina Laves fāzes veidošanos interdendritiskos reģionos. Laves fāze (Ni,Fe,Cr)2(Nb,Mo,Ti) ir trausla un noārda niobija matricu, kas nepieciešama gamma divkāršajiem nokrišņiem. Šķīduma atkausēšana 1065-1100 ° C temperatūrā izšķīdina Laves fāzi un homogenizē niobija sadalījumu.

Kosmosa -klases Inconel 718 AM daļām nepieciešama karstā izostatiskā presēšana (HIP) 1165–1190 °C / 100–150 MPa / 4 stundas, kam seko šķīduma atkausēšana 1065–1100 °C / 1 stundā un dubultā novecošana 760 °C / 10 stundu stiprības sasniegšanai. 1375 MPa un sprieguma pārrāvuma kalpošanas laiks, kas pārsniedz 400 stundas 650 ° C temperatūrā.

What Heat Treatment Is Required for Aerospace-Grade Inconel 718 AM Parts

Ārstēšanas posms	Parametri	Mērķis	Rezultāts	Specifikācijas atsauce
Stresa mazināšana (tikai LPBF)	1065 grādi C / 1 stunda / AC	Atbrīvojieties no atlikušā stresa, novērsiet deformāciju	Atlikušais spriegums < 50 MPa	AMS 2774
Karstā izostatiskā presēšana (HIP)	1165-1190 grādi C / 100-150 MPa / 4 stundas / FC	Novērš porainību, uzlabo nogurumu	Blīvums > 99,99%, porainība < 0,01%	AMS 2750, ASTM A988
Šķīduma atkvēlināšana	1065-1100 grādi C / 1 stunda / AC	Izšķīdināt Laves fāzi, homogenizēt Nb	Nb viendabīgums > 95%, Laves < 1%	AMS 5662
Pirmā novecošana	760 grādi C / 10 stundas / FC līdz 650 ° C	Nogulsnējiet gamma dubulto pamatu	Gamma dubultā primārā vērtība 10-15%	AMS 5662
Otrā novecošana	650 grādi C / 8 stundas / AC	Pilnīgi nokrišņi, novecošanās stabilitātei	Gamma dubultā pirmizrāde + gamma primārā vērtība 18-22%	AMS 5662
Alternatīva tiešā novecošana	720 grādi C / 8 stundas + 620 grādi C / 8 stundas	Izlaidiet šķīduma atlaidināšanu vienkāršām ģeometrijām	Stiprums +5-10%, elastība -20%	Nav ieteicams kosmosa vajadzībām

Avots: SAE AMS 2774; SAE AMS 5662; NASA MSFC-SPEC-3717; ASTM F3055

HIP ir būtiska aviācijas un kosmosa AM detaļām, jo tā novērš iekšējo porainību, kas darbojas kā noguruma plaisu rašanās vietas. Pētījumi liecina, ka HIP palielina noguruma kalpošanas laiku par 50{2}}200%, salīdzinot ar materiāliem, kuriem nav HIP. Šķīduma atkausēšanas temperatūras logs (1065–1100 ° C) ir kritisks: temperatūra, kas zemāka par 1065 ° C, pilnībā neizšķīdina Laves fāzi, savukārt temperatūra virs 1100 ° C izraisa pārmērīgu graudu augšanu (ASTM 2 vai rupjāk), kas pasliktina šļūdes pretestību.

Pilnībā termiski{0}}apstrādāts LPBF un EBM Inconel 718 sasniedz stiepes īpašības 5% robežās no kaltā materiāla (1375 MPa UTS, 1100 MPa YS, 15% pagarinājums) un pārsniedz kaltas noguruma kalpošanas laiku par 20-40% pēc HIP, bet uzrāda 15-25% triecienizturību un mainīgu triecienizturību. līdz atlikušajai tekstūrai.

Īpašums	LPBF (HIP+HT)	EBM (HIP + HT)	Kalti (AMS 5662)	Aerospec prasība
Maksimālā stiepes izturība (RT)	1350-1400 MPa	1330-1380 MPa	1375 MPa min	1240 MPa min (AMS 5662)
Ražas stiprums (RT)	1080-1130 MPa	1060-1110 MPa	1100 MPa min	1035 MPa min (AMS 5662)
Pagarinājums (RT)	12-18%	14-20%	15% min	12% min (AMS 5662)
Platības (RT) samazināšana	25-35%	30-40%	30% min	20% min (AMS 5662)
UTS 650 ° C temperatūrā	1100-1180 MPa	1080-1150 MPa	1150 MPa tipisks	Nav norādīts
Raža pie 650°C	900-950 MPa	880-930 MPa	920 MPa tipisks	Nav norādīts
Sprieguma pārrāvums (650 grādi C, 690 MPa)	350-500 stundas	400-550 stundas	400 stundas min	400 stundu min (AMS 5662)
Šļūde (650 grādi C, 690 MPa, 0,2%)	80-120 stundas	90-130 stundas	Tipiski 100 stundas	Nav norādīts
Augsta cikla nogurums (10^7 cikli, RT)	500-550 MPa	520-580 MPa	480-520 MPa	Nav norādīts
Zema cikla nogurums (10^4 cikli, RT)	+/- 0.8% deformācijas	+/- 0.85% deformācijas	+/- 0.75% deformācijas	Nav norādīts
Lūzuma izturība KIC (RT)	100-120 MPa kvadrātveida (m)	110-130 MPa kvadrātveida (m)	100-130 MPa sqrt(m)	Nav norādīts
Impact Energy Charpy (RT)	40-60 J	50-70 J	45-65 J	Nav norādīts

Avots: SAE AMS 5662; MMPDS-17; NASA tehniskais ziņojums NASA/TM-2020-5001273; JN sakausējumu testu datu bāze

Izsmalcinātā mikrostruktūra, ko rada strauja sacietēšana, veicina AM Inconel 718 uzlabotu noguruma veiktspēju. Tomēr anizotropija joprojām rada bažas: stiepes elastība un triecienizturība, kas pārbaudīta perpendikulāri būves virzienam, parasti ir par 15–25% zemākas nekā garenvirziena vērtības. Šī anizotropija tiek attiecināta uz kolonnveida graudu struktūru un<001>tekstūras izlīdzināšana. Lūzuma{1}}kritisko komponentu projektēšanas pieļaujamajos rādītājos ir jāņem vērā virziena īpašību izmaiņas.

Aerospace Inconel 718 pulverim jāatbilst daļiņu izmēra sadalījumam 15–45 mikrometri (D10: 20 mikrometri, D50: 30 mikrometri, D90: 40 mikrometri LPBF), skābekļa saturam zem 200 ppm, slāpekļa saturam zem 100 ppm, pulvera plūstamībai/sekundei virs 45 g, blīvumam virs 45 g. g/cm3 atbilstoši AMS 7011 un ASTM F3049.

What Powder Quality Standards Apply to Aerospace Inconel 718 AM

Parametrs	Specifikācijas ierobežojums	Tipiskas vērtības	Ietekme, ja neatbilst-no-specifikācijas	Pārbaudes metode
Daļiņu izmērs D10	15-22 mikrometri	18-20 mikrometri	D10 pārāk zems: slikta plūstamība, izkliedes defekti	ASTM B822 (lāzera difrakcija)
Daļiņu izmērs D50	28-35 mikrometri	30-32 mikrometri	D50 pārāk augsts: slikts iepakojuma blīvums, porainība	ASTM B822
Daļiņu izmērs D90	38-48 mikrometri	40-43 mikrometri	D90 pārāk augsts: saplūšanas trūkums, virsmas raupjums	ASTM B822
Satelīti (< 10 micrometers)	< 5%	2-4%	Satelīti izraisa aglomerāciju, sliktu izplatīšanos	SEM attēlu analīze
Skābekļa saturs	< 200 ppm	100-150 ppm	Augsts O2: oksīdu ieslēgumi, samazināta elastība	ASTM E1019 (inertās gāzes saplūšana)
Slāpekļa saturs	< 100 ppm	40-80 ppm	Augsts N2: nitrīdu veidošanās, īpašību izmaiņas	ASTM E1019
Šķietamais blīvums	>4,5 g/cm3	4,6-4,8 g/cm3	Zems blīvums: slikts iepakojums, porainība	ASTM B212 (zāles plūsmas mērītājs)
Plūstspēja (zāle)	< 25 seconds/50g	18-22 sekundes/50g	Lēna plūsma: izkliedes defekti, ne{0}}vienmērīgi slāņi	ASTM B213
Pulvera pārstrāde (cikli)	5-10 cikli (LPBF)	Tipiski 8-10 cikli	Pārmērīga atkārtota izmantošana: oksīda uzkrāšanās, īpašuma zudums	Izsekot PSD maiņu, O2 pieaugumu
Piesārņojums (svešas daļiņas)	< 0.01%	< 0.005%	Piesārņotāji: ieslēgumi, īpašību izkliede	SEM/EDS analīze

Avots: SAE AMS 7011; ASTM F3049; ASTM F3055; EOS pulvera specifikācija

Pulvera pārstrādājamība ir būtisks izmaksu faktors kosmosa AM ražošanai. Pētījumi liecina, ka Inconel 718 pulveri var atkārtoti izmantot 8–10 ciklus LPBF un 15–20 ciklus EBM, pirms daļiņu izmēra sadalījuma nobīdes un skābekļa uzņemšana pārsniedz pieļaujamās robežas. Pulvera pārvaldības protokolam ir jāseko kumulatīvajiem atkārtotas izmantošanas cikliem un jāsajauc neapstrādāts pulveris, lai saglabātu konsekventas īpašības. Tipiski neapstrādāta pulvera pievienošanas rādītāji ir 20–30% vienā veidošanas ciklā.

Aerospace AM Inconel 718 komponentiem nepieciešama 100% CT skenēšana, lai atklātu iekšējos defektus (minimālais nosakāmā defekta izmērs 0,2 mm), virsmas pārbaude ar krāsvielu caurlaides vai virpuļstrāvas palīdzību, izmēru pārbaude atbilstoši ISO 2768-mK un liecinieku paraugu mehāniskā pārbaude saskaņā ar NASA MSFC-STD-5 un ASTM F716-STD-3.

NDT metode	Atklāšanas iespēja	Pieteikums	Pieņemšanas kritēriji	Standarta atsauce
Datortomogrāfija (CT)	Porainība > 0,2 mm, saplūšanas trūkums > 0,3 mm	Iekšējo defektu noteikšana	Max poras: 0,5 mm, Max klasteris: 3 mm	ASTM E1441, ASTM E1695
Krāsu caurlaidīgs līdzeklis (FPI)	Virsmas plaisas > 0,5 mm	Virsmas defektu noteikšana	Nav plaisu, porainības vai ieslēgumu	ASTM E1417, AMS 2644
Eddy Current	Virsmas/tu{0}}virsmas defekti > 0,2 mm	Liela{0}}virsmas skenēšana	Nav norāžu > atsauces standarts	ASTM E309
Ultraskaņas (fāzēts masīvs)	Iekšējie defekti > 0,5 mm	Biezās{0}}sadaļas pārbaude	Katrai daļai{0}}specifiskā specifikācija	ASTM E2375
Radiogrāfija (rentgena starojums)	Tukšumi > 1% biezums, ieslēgumi	Augsta{0}}blīvuma reģioni, sarežģīta ģeometrija	Saskaņā ar ASTM E1742, 2-2T kvalitātes līmenis	ASTM E1742
Izmēru (CMM)	+/- 0.025 mm (laboratorija), +/- 0.05 mm (ražošana)	Izmēru pārbaude	Atbilstoši zīmējuma pielaidēm	ISO 2768 mK
Virsmas raupjums	Ra mērīšana	Kā-būvētas un apstrādātas virsmas	Ra < 6,3 mikrometri (būvētā veidā), Ra < 1,6 (apstrādāti)	ISO 4287
Liecinieku paraugu pārbaude	Stiepes, noguruma, šļūdes paraugi no vienas un tās pašas konstrukcijas	Mehānisko īpašību pārbaude	Saskaņā ar AMS 5662 vai daļas specifikāciju	ASTM F3055, NASA MSFC-STD-3716

Avots: NASA MSFC-STD-3716; ASTM F3055; SAE ARP5752; ISO 2768

CT skenēšana ir primārā NDT metode AM daļām, jo tā uztver pilnu 3D defektu sadalījumu. Mūsdienu mikro-CT sistēmas sasniedz vokseļu izmērus 10-20 mikrometrus, ļaujot noteikt porainības kopas, -savienojuma defektu trūkumu un ieslēgumus, kas izvairītos no parastās radiogrāfijas. Ražošanas daļām CT dati tiek salīdzināti ar CAD modeļiem, lai vienā pārbaudē pārbaudītu gan iekšējo integritāti, gan izmēru atbilstību.

Inconel 718 AM samazina izpildes laiku par 60-80% (2-4 nedēļas salīdzinājumā ar 10-16 nedēļām, ja tiek veikta mehāniskā apstrāde) un nodrošina 30–50 % materiāla izlietojumu salīdzinājumā ar 5–15% parastajai apstrādei, taču detaļu ražošanas izmaksas joprojām ir 2–4 reizes augstākas nekā parastajai ģeometriskajai; AM kļūst par izmaksu ziņā konkurētspējīgu sarežģītām detaļām, kuru pirkšanas un lidojumu attiecība ir mazāka par 5:1.

Izmaksu / izpildes laika koeficients	AM (LPBF)	AM (EBM)	Parastā apstrāde	Parastā kalšana
Daļas izmaksas (vienkāršā kronšteina)	$800-1200	$600-900	$300-500	N/A (nav iespējams)
Daļu izmaksas (sarežģītas turbīnas lāpstiņas)	$2000-3000	$1500-2500	4000–6000 $ (no cietā)	6000–10 000 USD (kalums + mašīna)
Izpildes laiks (vienkāršā daļa)	2-3 nedēļas	2-3 nedēļas	6-8 nedēļas	16-24 nedēļas
Izpildes laiks (sarežģītā daļa)	3-4 nedēļas	2-3 nedēļas	10-16 nedēļas	24-40 nedēļas
Materiālu izmantošana	30-50%	40-60%	5-15%	10-25%
Pirkumu-uz-lidojumu attiecība	2:1 līdz 4:1	1,5:1 līdz 3:1	8:1 līdz 20:1	4:1 līdz 8:1
Nepieciešami instrumenti	Nav (tieši no CAD)	Nav	Armatūra, džigi, programmas	Kalšanas presformas, armatūra
NRE izmaksas (pirmais raksts)	500–2000 ASV dolāri (būvējuma iestatīšana)	$500-2000	$5000-15000	$50000-200000
Minimālais pasūtījuma daudzums	1 daļa	1 daļa	1 daļa (augsta NRE)	50-100 daļas
Dizaina maiņas izmaksas	200–500 $ (pārbūve)	$200-500	2000–5000 $ (pārprogrammēt)	$10000+ (jauni kauliņi)

Avots: JN Alloys klientu dati 2024; Roland Berger AM izmaksu modelis; Deloitte Aerospace AM pētījums 2024

Inconel 718 AM biznesa pamatnosacījums ir visspēcīgākais attiecībā uz detaļām, kurām ir viena vai vairākas no šīm īpašībām: (1) sarežģīta iekšējā ģeometrija, piemēram, dzesēšanas kanāli, kurus nevar apstrādāt, (2) pirkšanas -uz{4}}lidojumu attiecība, kas pārsniedz 8:1 parastajā ražošanā, (3) zemi ražošanas apjomi (1{11}}pieprasītie 40 projektēšanas vienības). elastīga reakcija vai (5) svaram kritiskas lietojumprogrammas, kurās topoloģijas optimizācija nodrošina ievērojamu masas samazinājumu.

Inconel 718 ir aviācijas un kosmosa nozares darba zirgu sakausējums piedevu ražošanai ar nobriedušu tehnoloģiju gatavības līmeni, plašu procesu datubāzi un pārbaudītu lidojumu mantojumu LPBF un EBM platformās.

Galvenās Inconel 718 aviācijas un kosmosa AM priekšrocības:

1. Procesa izvēle:LPBF precīzām funkcijām un smalkām detaļām; EBM lieliem, spriedzi{0}}jutīgiem komponentiem, kam nepieciešami minimāli kropļojumi.

2. Mikrostruktūras kontrole:Ātra sacietēšana uzlabo graudu struktūru, bet rada anizotropiju; HIP un pareiza termiskā apstrāde ir obligāta kosmosa lietojumiem.

3. Īpašuma sasniegums:Pilnībā termiski{0}}apstrādāts AM Inconel 718 atbilst vai pārsniedz kaltās īpašības; noguruma kalpošanas laiks pēc HIP uzlabojas par 20-40%, jo ir novērsta porainība.

4. Kvalitātes nodrošināšana:CT skenēšana ir būtiska iekšējo defektu noteikšanai; liecinieku paraugi apstiprina katras konstrukcijas mehāniskās īpašības.

5. Ekonomiskā dzīvotspēja:AM kļūst par izmaksu{0}}konkurētspējīgu saistībā ar sarežģītu ģeometriju (pirkt-lai-lidot > 8:1), zemu tilpumu vai topoloģijas-optimizētu dizainu, kas panāk ievērojamu svara samazinājumu.

Aviācijas un kosmosa oriģinālo iekārtu ražotājiem un 1. līmeņa piegādātājiem, kas novērtē Inconel 718 AM, ir ieteicama pakāpeniska pieeja: (1) kvalificējiet procesa parametrus atbilstoši AMS 7011 un ASTM F3055, (2) izveidojiet pulvera pārvaldības protokolus, (3) apstipriniet termiskās apstrādes ciklus, (4) izstrādājiet pieļaujamās konstrukcijas, kas uzskaita anizotropijas sistēmas un ND5. MSFC-STD-3716.