Inconel 718 lisäainevalmistuksessa: 3D-tulostus ilmailu-avaruuskomponenteille - Tieto

Inconel 718 (UNS N07718)on laajimmin käytetty nikkeli{0}}pohjainen superseos ilmailu- ja avaruuslisäaineiden valmistuksessa, ja sen osuus on yli 60 % kaikista kaasuturbiinimoottorien metallisista AM-osista. Korkean-lämpötilalujuuden (jopa 700 °C), erinomaisen virumiskeston ja hyvän hitsattavuuden yhdistelmä tekee siitä ihanteellisen laserjauhepetifuusio (LPBF) ja elektronisuihkusulatus (EBM) -prosesseihin. Tässä artikkelissa tarkastellaan prosessiparametreja, mikrorakenteen kehitystä, mekaanisia ominaisuuksia, jälkikäsittelyvaatimuksia ja laatustandardeja ilmailu-avaruusalan Inconel 718 AM -komponenteille.

Inconel 718 in Additive Manufacturing 3D Printing for Aerospace Components

Inconel 718 muodostaa yli 60 % kaasuturbiinimoottorien metallisista AM-osista, koska se tarjoaa optimaalisen tasapainon korkean lämpötilan lujuuden (jopa 700 celsiusasteeseen), erinomaisen hitsattavuuden minimaalisella halkeiluherkkyydellä ja vakiintuneen prosessiparametritietokannan LPBF- ja EBM-alustoilla.

Inconel 718 on saostus-kovettuva nikkeli-kromiseos, joka sisältää huomattavia lisäyksiä rautaa, niobiumia, molybdeeniä ja titaania. Lejeerinki saa lujuutensa gamma-kaksoisprime (Ni3Nb) ja gamma prime (Ni3(Al,Ti)) saostumasta, joita muodostuu vanhenemisen lämpökäsittelyjen aikana. Lisäaineiden valmistuksen tärkeimpiä etuja ovat:

Omaisuus	Inconel 718	Inconel 625	Waspaloy	Merkitys AM:lle
Solidus Lämpötila	1260 astetta C	1290 astetta C	1330 astetta C	Alempi solidus=leveämpi käsittelyikkuna
Halkeiluherkkyys	Matala	Erittäin alhainen	Korkea	Minimoi jähmettymishalkeilun AM:ssä
Gamma Prime -sisältö	15-20%	0%	40%	Kohtalainen sakkapitoisuus=hyvä hitsattavuus
Vetolujuus (RT)	1375 MPa	827 MPa	1295 MPa	Korkein hitsattavien superseosten joukossa
Viruminen repeämä (650 astetta C)	400+ tuntia	150 tuntia	600+ tuntia	Erinomainen turbiinikomponenteille
Jauhehinta ($/kg)	80-120	90-130	150-200	Kustannustehokas-tuotannon kannalta
AM-prosessitietokanta	Laaja	Rajoitettu	Erittäin rajoitettu	Kypsän teknologian valmius
Aerospace AM hyväksyminen	60%+ turbiinin osista	15%	5%	Alan standardi

Lähde: ASTM B637; SAE AMS 5662; GE Aviation AM -tietokanta 2024

Seoksen suhteellisen alhainen gammaprime-pitoisuus (15-20 % vs. 40 %+ Waspaloyssa ja Udimet 720:ssa) vähentää venymän -ikääntymishalkeilun riskiä AM-jälkeisen lämpökäsittelyn aikana. Tämä tekee Inconel 718:sta ainutlaatuisen sopivan monimutkaisiin AM-geometrioihin, jotka vaativat jännityksenpoistoa ja sadekarkaisua ilman halkeamia.

Inconel 718:n optimaaliset LPBF-parametrit ovat laserteho 200-300W, skannausnopeus 800-1200 mm/s, kerrospaksuus 30-40 mikrometriä ja luukkuväli 80-120 mikrometriä, yli 99,9 %:n tiheydet ja 5-100 mikrometrin pinnan karheus Ra.

Laserjauhepetifuusio (LPBF) on Inconel 718 -ilmailukomponenttien hallitseva AM-prosessi. Prosessiikkuna määritellään tilavuusenergiatiheydellä (VED), joka lasketaan seuraavasti:

VED (J/mm3)=Laserteho (W) / [skannausnopeus (mm/s) x luukun väli (mm) x kerroksen paksuus (mm)]

Parametri	Optimaalinen alue	Vaikutus, jos liian alhainen	Vaikutus, jos liian korkea	Kriittinen toleranssi
Laserteho	200-300 W	Fuusion puute, huokoisuus	Avaimenreikä, roiskeet	+/- 10 W
Skannausnopeus	800-1200 mm/s	Liiallinen sulamisallas, kuona	Fuusion puute, palloilu	+/- 50 mm/s
Kerroksen paksuus	30-40 mikrometriä	Huono resoluutio, porras{0}}askelefekti	Epätäydellinen sulaminen	+/- 5 mikrometriä
Luukun väli	80-120 mikrometriä	Uudelleensulatus, alhainen tuottavuus	Raitojen välisen fuusion puute	+/- 10 mikrometriä
Volumetrinen energiatiheys	50-80 J/mm3	Huokoisuus > 0,5 %	Avaimenreikä, pinnan karheus	+/- 5 J/mm3
Esilämmitys lämpötila	80-200 astetta	Jäännösjännitys > 800 MPa	Hapettumisriski	+/- 20 astetta C
Rakennelevyn lämpötila	100-200 astetta C	Vääntyminen, delaminaatio	Jauheen hajoaminen	+/- 10 astetta C
Kammion happi	< 100 ppm	Oksidisulkeumat, huonot ominaisuudet	Prosessin vakausongelmat	< 50 ppm recommended

Lähde: EOS Inconel 718 Parameter Guide; SAE AMS 7011; NASA MSFC-STD-3716

Nykyaikaiset LPBF-järjestelmät käyttävät raita- tai shakkilautaskannausstrategioita, joissa kerrosten välinen kierto on 67 -astetta jäännösjännityksen ja tekstuurin kehityksen vähentämiseksi. Tyypilliset raidan leveydet ovat 5-10 mm ja 10 % limitys raitojen välillä. Korkeiden, ohutseinäisten komponenttien ääriviivaskannaus pienemmällä teholla (150-200 W) ja hitaammalla nopeudella (600-800 mm/s) parantaa pinnan viimeistelyä ja mittatarkkuutta.

EBM tuottaa Inconel 718:aa 40-60 % pienemmällä jäännösjännityksellä, hienommalla raerakenteella (keskimääräinen raekoko 20-50 mikrometriä vs. 50-200 mikrometriä LPBF:lle) ja eliminoi jännityksenpoiston tarpeen, mutta saavuttaa pienemmän mittatarkkuuden (+/{{5}{} mm vs} +//)

How Does EBM Compare to LPBF for Inconel 718 Aerospace Components

Ominaista	LPBF (laser)	EBM (elektronisäde)	Ilmailun vaikutus	Valintakriteerit
Rakennuslämpötila	80-200 astetta	900-1100 astetta	Jäännösjännitys: LPBF 800+ MPa, EBM < 200 MPa	EBM suositaan suurille, monimutkaisille osille
Viljan rakenne	Pylväs, 50-200 mikrometriä	Tasainen, 20-50 mikrometriä	EBM: enemmän isotrooppisia ominaisuuksia	EBM väsymys{0}}kriittisiin komponentteihin
-Rakennettu tiheys	99.5-99.9%	99.7-99.95%	Molemmat saavuttavat täyden tiheyden HIP:n jälkeen	Vastaa staattista lujuutta
Pinnan karheus (Ra)	5-10 mikrometriä	20-30 mikrometriä	LPBF vaatii vähemmän koneistusta	LPBF tarkkuusominaisuuksiin
Mittojen tarkkuus	+/- 0.1 mm	+/- 0.3 mm	LPBF: tiukemmat toleranssit	LPBF pintojen yhdistämiseen
Ominaisuuden vähimmäiskoko	0,1-0,2 mm	0,3-0,5 mm	LPBF: hienommat yksityiskohdat	LPBF ohuille seinille, jäähdytyskanaville
Rakennusprosentti	5-20 cm3/h	50-80 cm3/h	EBM: 3-5x nopeampi	EBM{0}}suuren volyymin tuotantoon
Jauheen kierrätettävyys	5-10 sykliä	10-20 sykliä	EBM: alhaisemmat jauhekustannukset per osa	EBM -kustannusherkille ohjelmille
Tukirakenne	Pakollinen (10-30 % osatilavuudesta)	Minimaalinen (sintterikakkutuet)	EBM: vähemmän{0}}jälkikäsittelyä	EBM monimutkaisille sisäisille kanaville
Stressin lievitys vaaditaan	Kyllä, pakollinen	Ei, in{0}}stressin lievitys	EBM: yksinkertaistettu työnkulku	EBM lyhentää toimitusaikaa 2-3 päivää

Lähde: Arcam EBM Inconel 718 User Guide; EOS M 290 -parametrilehti; GE Aviation Process Specification

EBM:n kohonnut rakennuslämpötila (900-1100 astetta C) lähestyy Inconel 718 -liuoksen hehkutuslämpötilaa, mikä johtaa in-situ jännityksen lieventymiseen ja tasaisempaan mikrorakenteeseen. Tämä eliminoi vääristymisen riskin rakentamisen jälkeisen jännityksenpoiston aikana, mikä on kriittistä suurille ilmailu-avaruuskomponenteille, kuten turbiinien koteloille ja rakennetuille. EBM:n karkeampi pintakäsittely ja löysemmät toleranssit edellyttävät kuitenkin useimpien toiminnallisten pintojen työstämistä.

Koska-rakennettu Inconel 718:ssa on pylväsmäisiä rakeita, jotka on kohdistettu rakennussuuntaan, vahva<001>kuiturakenne, Laves-faasin ja karbidin erotukset dendriittisten alueiden välillä ja mikrokovuus 320-380 HV, jotka vaativat liuoshehkutusta ja kaksinkertaista vanhentamista saostuskovettumisen saavuttamiseksi.

Mikrorakenneominaisuus	LPBF kuten-rakennettu	EBM kuten-rakennettu	Taottu perusviiva	Ilmailun merkitys
Viljan morfologia	Sarake, kuvasuhde 3:1–5:1	Yhdistelmä sarake{0}}tasapainoinen, kuvasuhde 1,5:1 - 2:1	Equiaxed, ASTM 4-6	Pylväsmäiset jyvät aiheuttavat anisotrooppisia ominaisuuksia
Keskimääräinen jyväkoko	50-200 mikrometriä (pituus)	20-50 mikrometriä	25-100 mikrometriä	Hienommat jyvät=korkeampi myötöraja (Hall-Petch)
Kristallografinen rakenne	Vahva<001>kuiturakenne (3-5x satunnainen)	Kohtalainen rakenne (1,5-2x satunnainen)	Satunnainen	Rakenne vaikuttaa väsymishalkeamien kasvunopeuteen
Laves-vaiheen fraktio	3-8%	2-5%	< 1%	Laves-vaihe kuluttaa Nb:tä, heikentää voimaa
Karbidin jakelu	MC karbidi raerajoilla	Hajautettu MC ja M23C6	Dispergoidut MC-karbidit	Karbidit vaikuttavat virumiskestävyyteen
Gamma Double Prime	Ei mitään (vaatii vanhentamista)	Minimaalinen (in{0}}in situ ikääntyminen EBM:ssä)	15-20 % lämpökäsittelyn jälkeen	Sakka antaa voimaa
Mikrokovuus (HV)	320-380	350-420	340-400 (liuos hehkutettu)	Kovuus osoittaa sadetilan
Jäännöshuokoisuus	0,1-0,5 % (kaasuhuokoisuus, fuusion puute)	0.05-0.3%	< 0.01%	Huokoisuus lyhentää väsymisikää

Lähde: Acta Materialia Vol 215 (2021); Metallurgical Transactions A, osa 52 (2021); NASA:n tekninen raportti NASA/TM-2020-5001273

Nopeat jähmettymisnopeudet LPBF:ssä (10^5 - 10^6 K/s) ja EBM:ssä (10^3 - 10^4 K/s) johtavat pidennettyyn kiintoaineliukoisuuteen ja hienostuneisiin dendriittirakenteisiin verrattuna muokattuun materiaaliin. Niobiumin erottuminen jähmettymisen aikana edistää kuitenkin Laves-faasin muodostumista dendriittisillä alueilla. Laves-faasi (Ni,Fe,Cr)2(Nb,Mo,Ti) on hauras ja kuluttaa gamma-kaksoisprime-saostukseen tarvittavan niobiumatriisin. Liuoshehkutus 1065-1100 °C:ssa liuottaa Laves-faasin ja homogenisoi niobiumin jakautumisen.

Aerospace{0}}luokan Inconel 718 AM osat vaativat kuumaisstaattista puristusta (HIP) 1165-1190 astetta C / 100-150 MPa / 4 tuntia, jota seuraa liuoshehkutus 1065-1100 astetta C / 1 tunti ja kaksinkertainen vanhentaminen 760 astetta C /8 tuntia. 1375 MPa ja jännitysmurtuman kesto yli 400 tuntia 650 °C:ssa.

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

Hoidon vaihe	Parametrit	Tarkoitus	Tulos	Tekniset tiedot
Stressin lievitys (vain LPBF)	1065 astetta C / 1 tunti / AC	Lievitä jäännösjännitystä, estä vääristymiä	Jäännösjännitys < 50 MPa	AMS 2774
Kuumaisstaattinen puristus (HIP)	1165-1190 astetta C / 100-150 MPa / 4 tuntia / FC	Poistaa huokoisuutta, parantaa väsymystä	Tiheys > 99,99 %, huokoisuus < 0,01 %	AMS 2750, ASTM A988
Ratkaisun hehkutus	1065-1100 astetta C / 1 tunti / AC	Liuota Laves-faasi, homogenoi Nb	Nb-tasaisuus > 95%, Laves < 1%	AMS 5662
Ensimmäinen ikääntyminen	760 °C / 10 tuntia / FC - 650 °C	Saosta gamma-kaksoisalkuluku	Gamma kaksinkertainen alkuluku 10-15 %	AMS 5662
Toinen ikääntyminen	650 astetta C / 8 tuntia / AC	Täydellinen sade, ylivanheneminen vakautta varten	Gamma kaksinkertainen alkuluku + gamma alkuluku 18-22 %	AMS 5662
Vaihtoehtoinen suora ikääntyminen	720 °C / 8 tuntia + 620 °C / 8 tuntia	Ohita liuoshehkutus yksinkertaisia geometrioita varten	Lujuus +5-10%, sitkeys -20%	Ei suositella ilmailukäyttöön

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

HIP on välttämätön ilmailu- ja avaruusteollisuuden AM-osille, koska se sulkee sisäisen huokoisuuden, joka toimii väsymishalkeaman alkamispaikoina. Tutkimukset osoittavat, että HIP pidentää väsymisikää 50{2}}200 % verrattuna AM-materiaaliin, jossa ei ole HIP:tä. Liuoshehkutuksen lämpötilaikkuna (1065-1100 °C) on kriittinen: alle 1065 °C:n lämpötilat eivät täysin liukene Laves-faasia, kun taas yli 1100 °C:n lämpötilat aiheuttavat liiallista raekasvua (ASTM 2 tai karkeampi), mikä heikentää virumisvastusta.

Täysin lämpökäsitellyt -LPBF ja EBM Inconel 718 saavuttavat vetoominaisuudet 5 %:n sisällä muokatusta materiaalista (1375 MPa UTS, 1100 MPa YS, 15 % venymä) ja ylittävät muokatun väsymisiän 20-40 % HIP:n jälkeen, mutta niiden iskunkestävyys on 15-25 %. jäännöstekstuuriin.

Omaisuus	LPBF (HIP + HT)	EBM (HIP + HT)	Taottu (AMS 5662)	Aerospec-vaatimus
Äärimmäinen vetolujuus (RT)	1350-1400 MPa	1330-1380 MPa	1375 MPa min	1240 MPa min (AMS 5662)
Sadonvoimakkuus (RT)	1080-1130 MPa	1060-1110 MPa	1100 MPa min	1035 MPa min (AMS 5662)
Pidentymä (RT)	12-18%	14-20%	15 % min	12 % min (AMS 5662)
Pinta-alan vähentäminen (RT)	25-35%	30-40%	30 % min	20 % min (AMS 5662)
UTS 650 asteessa	1100-1180 MPa	1080-1150 MPa	Tyypillinen 1150 MPa	Ei määritelty
Saanto 650 °C:ssa	900-950 MPa	880-930 MPa	Tyypillinen 920 MPa	Ei määritelty
Jännitysmurto (650 °C, 690 MPa)	350-500 tuntia	400-550 tuntia	400 tuntia min	400 tuntia min (AMS 5662)
Viruminen (650 °C, 690 MPa, 0,2 %)	80-120 tuntia	90-130 tuntia	100 tuntia tyypillisesti	Ei määritelty
Korkean syklin väsymys (10^7 sykliä, RT)	500-550 MPa	520-580 MPa	480-520 MPa	Ei määritelty
Alhainen väsymys (10^4 sykliä, RT)	+/- 0.8 % venymä	+/- 0.85 % venymä	+/- 0.75 % venymä	Ei määritelty
Murtumislujuus KIC (RT)	100-120 MPa sqrt (m)	110-130 MPa sqrt (m)	100-130 MPa sqrt (m)	Ei määritelty
Impact Energy Charpy (RT)	40-60 J	50-70 J	45-65 J	Ei määritelty

Lähde: SAE AMS 5662; MMPDS-17; NASA:n tekninen raportti NASA/TM-2020-5001273; JN Alloysin testitietokanta

Nopeasta jähmettymisestä saatu hienostunut mikrorakenne parantaa osaltaan AM Inconel 718:n väsymissuorituskykyä. Anisotropia on kuitenkin edelleen huolenaihe: vetolujuus ja iskulujuus, jotka on testattu kohtisuorassa rakennussuuntaan nähden, ovat tyypillisesti 15-25 % pienempiä kuin pituussuuntaiset arvot. Tämä anisotropia johtuu pylväsmäisen raerakenteen ja<001>tekstuurin tasaus. Murtuma{1}}kriittisten osien suunnittelussa on otettava huomioon suunnan ominaisuuksien vaihtelu.

Aerospace Inconel 718 -jauheen on täytettävä hiukkaskokojakauma 15-45 mikrometriä (D10: 20 mikrometriä, D50: 30 mikrometriä, D90: 40 mikrometriä LPBF:lle), happipitoisuus alle 200 ppm, typpi alle 100 ppm, jauheen virtaavuus yli 50 g, sekuntitiheys yli 50 g. g/cm3 per AMS 7011 ja ASTM F3049.

What Powder Quality Standards Apply to Aerospace Inconel 718 AM

Parametri	Specification Limit	Tyypilliset arvot	Vaikutus, jos -pois-määrityksestä	Testimenetelmä
Partikkelikoko D10	15-22 mikrometriä	18-20 mikrometriä	D10 liian alhainen: huono juoksevuus, leviämisvirheitä	ASTM B822 (laserdiffraktio)
Partikkelikoko D50	28-35 mikrometriä	30-32 mikrometriä	D50 liian korkea: huono pakkaustiheys, huokoisuus	ASTM B822
Partikkelikoko D90	38-48 mikrometriä	40-43 mikrometriä	D90 liian korkea: fuusion puute, pinnan karheus	ASTM B822
Satelliitit (< 10 micrometers)	< 5%	2-4%	Satelliitit aiheuttavat agglomeraatiota, huonoa leviämistä	SEM-kuvaanalyysi
Happipitoisuus	< 200 ppm	100-150 ppm	Korkea O2: oksidisulkeumat, vähentynyt sitkeys	ASTM E1019 (inerttikaasufuusio)
Typpipitoisuus	< 100 ppm	40-80 ppm	Korkea N2: nitridin muodostuminen, ominaisuuksien vaihtelu	ASTM E1019
Näennäinen tiheys	>4,5 g/cm3	4,6-4,8 g/cm3	Matala tiheys: huono pakkaus, huokoisuus	ASTM B212 (hallin virtausmittari)
Juoksevuus (halli)	< 25 seconds/50g	18-22 sekuntia/50g	Hidas virtaus: leviämisvirheet, epätasaiset kerrokset	ASTM B213
Jauheen kierrätettävyys (jaksot)	5-10 sykliä (LPBF)	8-10 sykliä tyypillisesti	Liiallinen uudelleenkäyttö: oksidin kerääntyminen, omaisuuden menetys	Seuraa PSD-muutosta, O2:n lisäystä
Saastuminen (vieraat hiukkaset)	< 0.01%	< 0.005%	Epäpuhtaudet: sulkeumat, omaisuuden hajonta	SEM/EDS-analyysi

Lähde: SAE AMS 7011; ASTM F3049; ASTM F3055; EOS-jauheen tekniset tiedot

Jauheen kierrätettävyys on kriittinen kustannustekijä ilmailu- ja avaruusteollisuuden AM-tuotannossa. Tutkimukset osoittavat, että Inconel 718 -jauhetta voidaan käyttää uudelleen 8-10 sykliä LPBF:ssä ja 15-20 sykliä EBM:ssä ennen kuin hiukkaskokojakautuma ja hapenotto ylittävät hyväksyttävät rajat. Jauheenhallintaprotokollan on seurattava kumulatiivisia uudelleenkäyttösyklejä ja sekoitettava neitseellistä jauhetta yhdenmukaisten ominaisuuksien säilyttämiseksi. Tyypilliset neitseellisen jauheen lisäysmäärät ovat 20-30 % valmistusjaksoa kohti.

Aerospace AM Inconel 718 -komponentit vaativat 100-prosenttisen CT-skannauksen sisäisten vikojen varalta (havaittavissa olevan vian vähimmäiskoko 0,2 mm), pinnan tarkastuksen väriaineen tunkeutumis- tai pyörrevirralla, mittavarmennus ISO 2768-mK:n mukaan ja todistajanäytteiden mekaaninen testaus NASA:n MSFC-STD-5- ja ASTM F716-STD-3 mukaisesti.

NDT-menetelmä	Havaintokyky	Sovellus	Hyväksymiskriteerit	Vakioviite
Tietokonetomografia (CT)	Huokoisuus > 0,2 mm, sulamisen puute > 0,3 mm	Sisäisten vikojen havaitseminen	Max huokos: 0,5 mm, Max klusteri: 3 mm	ASTM E1441, ASTM E1695
Dye Penetrant (FPI)	Pintahalkeamat > 0,5 mm	Pintavirheiden tunnistus	Ei halkeamia, huokoisuutta tai sulkeumia	ASTM E1417, AMS 2644
Eddy Current	Pinta-/lähellä{0}}pintaviat > 0,2 mm	Nopea{0}}pinnaskannaus	Ei merkkejä > referenssistandardi	ASTM E309
Ultraääni (vaiheittainen järjestelmä)	Sisäiset viat > 0,5 mm	Paksun{0}}osan tarkastus	Osakohtainen{0}}erittely	ASTM E2375
Radiografia (röntgenkuva-)	Tyhjät > 1 % paksuus, sulkeumat	Tiheät{0}}alueet, monimutkainen geometria	ASTM E1742:n mukaan, 2-2T laatutaso	ASTM E1742
Dimensionaalinen (CMM)	+/- 0.025 mm (laboratorio), +/- 0.05 mm (tuotanto)	Mittojen vahvistus	Piirustustoleranssien mukaan	ISO 2768-mK
Pinnan karheus	Ra mittaus	-Rakennettuina ja koneistetuina pinnoina	Ra < 6,3 mikrometriä (rakennettuna), Ra < 1,6 (koneistettu)	ISO 4287
Todistajanäytteiden testaus	Veto-, väsymis-, virumisnäytteet samasta rakenteesta	Mekaanisten ominaisuuksien tarkastus	AMS 5662:n tai osaerittelyn mukaan	ASTM F3055, NASA MSFC-STD-3716

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

CT-skannaus on ensisijainen NDT-menetelmä AM-osille, koska se kaappaa koko 3D-virhejakauman. Nykyaikaiset mikro-TT-järjestelmät saavuttavat 10-20 mikrometrin vokselikoot, mikä mahdollistaa huokoisuusklustereiden, fuusiovirheiden puutteiden ja sulkeumien havaitsemisen, jotka välttyisivät tavanomaisesta röntgenkuvauksesta. Tuotantoosien CT-tietoja verrataan CAD-malleihin, jotta voidaan varmistaa sekä sisäinen eheys että mittojen mukaisuus yhdessä tarkastuksessa.

Inconel 718 AM lyhentää läpimenoaikaa 60-80 % (2-4 viikkoa vs. 10-16 viikkoa kiinteästä koneistuksesta) ja saavuttaa 30-50 % materiaalin käytön verrattuna 5-15 %:iin tavanomaisessa koneistuksessa, mutta osien kustannukset pysyvät 2-4 kertaa korkeammat yksinkertaisessa geometriassa; AM:stä tulee kustannuskilpailukykyinen monimutkaisille osille, joiden osto-lentosuhde on alle 5:1.

Kustannus/Led-aikakerroin	AM (LPBF)	AM (EBM)	Perinteinen koneistus	Perinteinen taonta
Osakustannukset (yksinkertainen hakasulke)	$800-1200	$600-900	$300-500	Ei käytössä (ei mahdollista)
Osahinta (monimutkainen turbiinin siipi)	$2000-3000	$1500-2500	4000-6000 dollaria (kiinteästä)	6000-10000 dollaria (takomo + kone)
Toimitusaika (yksinkertainen osa)	2-3 viikkoa	2-3 viikkoa	6-8 viikkoa	16-24 viikkoa
Toimitusaika (monimutkainen osa)	3-4 viikkoa	2-3 viikkoa	10-16 viikkoa	24-40 viikkoa
Materiaalin käyttö	30-50%	40-60%	5-15%	10-25%
Osta-/-lentosuhde	2:1 - 4:1	1,5:1 - 3:1	8:1 - 20:1	4:1 - 8:1
Tarvitaan työkalut	Ei mitään (suoraan CAD:sta)	Ei mitään	Fixtures, jigit, ohjelmat	Taonta muotit, kiinnikkeet
NRE-kustannukset (ensimmäinen artikkeli)	500-2000 dollaria (rakennusasetukset)	$500-2000	$5000-15000	$50000-200000
Minimitilausmäärä	1 osa	1 osa	1 osa (korkea NRE)	50-100 osaa
Suunnittelun muutoksen kustannukset	200-500 dollaria (uudelleenrakentaminen)	$200-500	2000-5000 dollaria (uudelleenohjelmointi)	$10000+ (uudet kuopat)

Lähde: JN Alloysin asiakastiedot 2024; Roland Berger AM kustannusmalli; Deloitte Aerospace AM -tutkimus 2024

Inconel 718 AM:n liiketoimintasuositus on vahvin osille, joilla on yksi tai useampi seuraavista ominaisuuksista: (1) monimutkainen sisägeometria, kuten jäähdytyskanavat, joita ei voida koneistaa, (2) osto--/-lentosuhteet yli 8:1 tavanomaisessa valmistuksessa, (3) alhaiset tuotantomäärät (1{11}}vaativa 40 yksikköä, joissa on 50 suunnitteluyksikköä). ketterä vastaus tai (5) painokriittiset sovellukset, joissa topologian optimointi vähentää merkittävästi massaa.

Inconel 718 on ilmailu- ja avaruusteollisuuden työhevosseos lisäainevalmistukseen, jossa on kypsä teknologiavalmius, laaja prosessitietokanta ja todistettu lentoperintö LPBF- ja EBM-alustoille.

Tärkeimmät tiedot Inconel 718:n ilmailu-AM:lle:

1. Prosessin valinta:LPBF tarkkoja ominaisuuksia ja hienoja yksityiskohtia varten; EBM suurille, jännitysherkille{0}}komponenteille, jotka vaativat minimaalista säröä.

2. Mikrorakenteen ohjaus:Nopea kiinteytyminen jalostaa raerakennetta, mutta luo anisotropiaa; HIP ja asianmukainen lämpökäsittely ovat pakollisia ilmailusovelluksissa.

3. Omaisuuden saavutus:Täysin lämpökäsitelty{0}}AM Inconel 718 täyttää tai ylittää muokatut ominaisuudet; väsymisikä paranee 20-40 % HIP:n jälkeen eliminoituneen huokoisuuden ansiosta.

4. Laadunvarmistus:CT-skannaus on välttämätöntä sisäisten vikojen havaitsemiseksi; Todistajanäytteet vahvistavat jokaisen rakenteen mekaaniset ominaisuudet.

5. Taloudellinen elinkelpoisuus:AM:stä tulee kustannus{0}}kilpailukykyinen monimutkaisen geometrian (osta-to-> 8:1), alhaisten volyymien tai topologia{5}}optimoidun suunnittelun suhteen, jolla saavutetaan huomattava painonpudotus.

Ilmailu- ja avaruusteollisuuden OEM-valmistajille ja Tier 1 -toimittajille, jotka arvioivat Inconel 718 AM:ta, suositellaan vaiheittaista lähestymistapaa: (1) prosessiparametrien hyväksyminen AMS 7011:n ja ASTM F3055:n mukaan, (2) jauheenhallintaprotokollan luominen, (3) lämpökäsittelyjaksojen validointi, (4) suunnittelun sallimien laskentatapojen kehittäminen, ND:n ja NASA:n anisotropian (5T) laatujärjestelmät. MSFC-STD-3716.