Secondo le ricerche di mercato di 3D Science Valley, le aziende di stampa 3D in ceramica si concentrano sulla ricerca e sviluppo di sistemi e materiali di stampa 3D in ceramica di livello produttivo, mentre tecnologie di stampa 3D con costi inferiori e maggiore precisione si stanno affacciando sul mercato. L'ultima tendenza di sviluppo della produzione additiva in ceramica è quella di entrare nel campo della produzione di prodotti ad alto valore aggiunto, tra cui antenne 5G in ceramica, collimatori in ceramica, componenti nucleari, cuscinetti in ceramica...
Di recente, la China Mechanical Engineering Society ha rilasciato ufficialmente una serie di tre gruppi di standard per cuscinetti interamente in ceramica.
© Società cinese di ingegneria meccanica
La rubrica di Gu "Storia, sviluppo e futuro della produzione additiva di ceramiche" analizza sette tipologie di tecnologie di stampa 3D per realizzare componenti ceramici densi e strutturalmente avanzati, da una prospettiva storica. Molte delle sfide della produzione additiva di ceramiche, iniziata più di un decennio dopo i materiali metallici e plastici, sono riconducibili alle difficoltà intrinseche della lavorazione delle ceramiche strutturali, tra cui elevate temperature di lavorazione, proprietà meccaniche sensibili ai difetti e scarse proprietà di lavorazione. Per far maturare il settore della produzione additiva di ceramiche, la futura ricerca e sviluppo dovrebbe concentrarsi sull'ampliamento della selezione dei materiali, sul miglioramento della stampa 3D e del controllo post-elaborazione, e su capacità uniche come la lavorazione multi-materiale e ibrida. 3D Valley of Science
I "giunti" delle apparecchiature industriali
Il cuscinetto è considerato il "giunto" delle apparecchiature industriali; le sue prestazioni influiscono direttamente sul funzionamento affidabile di oltre un trilione di apparecchiature importanti nell'economia nazionale e nel campo della difesa nazionale.
I cuscinetti interamente in ceramica si riferiscono a prodotti ad alta tecnologia realizzati in materiali ceramici, come l'anello interno/esterno e il corpo volvente. I cuscinetti interamente in ceramica ad alta precisione sono ampiamente richiesti nei settori delle macchine utensili CNC nazionali, della difesa nazionale, aerospaziale, petrolchimico, delle apparecchiature medicali e in altri settori tecnologici di fascia alta, e il loro livello di produzione riflette la competitività di base della produzione manifatturiera nazionale di fascia alta.
La localizzazione di cuscinetti interamente in ceramica ad altissima precisione per apparecchiature di fascia alta è di grande importanza per migliorare il livello generale e la competitività di base dell'industria nazionale e del settore della produzione di apparecchiature, nonché per promuovere lo sviluppo di apparecchiature nazionali di fascia alta intelligenti ed ecologiche.
Applicazione di cuscinetti interamente in ceramica in apparecchiature di fascia alta
I materiali ceramici ingegneristici utilizzati nei cuscinetti interamente in ceramica includono principalmente nitruro di silicio (Si3N4), zirconia (ZrO2), carburo di silicio (SiC), ecc., che presentano eccellenti proprietà fisiche e chimiche non presenti nei materiali metallici tradizionali. I principali vantaggi dei cuscinetti interamente in ceramica realizzati con questo tipo di materiale sono i seguenti:
(1) La durezza del materiale ceramico ingegneristico è molto più elevata di quella dell'acciaio per cuscinetti ordinario e la durata utile dei cuscinetti interamente in ceramica dello stesso tipo può essere aumentata di oltre il 30% nelle stesse condizioni di lavoro;
(2) Il coefficiente di deformazione termica del materiale ceramico ingegneristico è solo 1/4~1/5 di quello dell'acciaio per cuscinetti e il cuscinetto interamente in ceramica può mostrare una buona resistenza agli shock termici e prestazioni di servizio stabili in condizioni di lavoro con temperature estremamente elevate, basse temperature e grandi differenze di temperatura;
(3) la densità del materiale ceramico ingegneristico, l'inerzia rotazionale e la forza centrifuga sono ridotte, adatte per velocità ultra elevate e forte capacità portante, buona resistenza all'usura, basso tasso di guasto;
(4) Le ceramiche ingegneristiche hanno resistenza alla corrosione, isolamento magnetoelettrico e altre caratteristiche e presentano vantaggi assoluti nelle prestazioni di lavoro in condizioni di corrosione, forti campi magnetici e corrosione elettrica.
Attualmente, la temperatura di esercizio massima dei cuscinetti interamente in ceramica è in grado di superare i 1000 °C, il tempo di funzionamento continuo può superare le 50.000 ore e, grazie alle caratteristiche di autolubrificazione, possono garantire precisione di funzionamento e durata anche in assenza di lubrificazione. Le caratteristiche strutturali dei cuscinetti interamente in ceramica compensano i difetti dei cuscinetti metallici nelle applicazioni ingegneristiche. Presentano caratteristiche di velocità ultraelevata, resistenza alle alte/basse temperature, resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, isolamento magnetoelettrico, autolubrificazione senza olio e così via. Sono adatti ad ambienti estremamente difficili e condizioni di lavoro speciali e hanno ampie prospettive di applicazione in settori tecnici di fascia alta.
Tutti i cuscinetti in ceramica standard
Di recente, il Comitato di lavoro per la standardizzazione della Società cinese di ingegneria meccanica ha approvato i seguenti tre standard, pubblicati ufficialmente.
Cuscinetto centrifugo interamente in ceramica (T/CMES 04003-2022)
Cuscinetti volventi interamente in ceramica Cuscinetti a rulli cilindrici (T/CMES 04004-2022)
"Specifiche geometriche e tolleranze per prodotti con cuscinetti a sfere cilindrici interamente in ceramica" (T/CMES04005-2022)
La serie di standard è organizzata dalla Divisione di Ingegneria di Produzione della Società Cinese di Ingegneria Meccanica e guidata dall'Università di Shenyang Jianzhu (laboratorio di ingegneria congiunto nazionale e locale per "Apparecchiature e tecnologie di lavorazione a controllo numerico della pietra di alta qualità"). La serie di standard sarà ufficialmente implementata nell'aprile 2022.
Questa serie di norme tecniche specifica i termini correlati, le definizioni, i modelli specifici, le dimensioni, l'intervallo di tolleranza e gli standard di gioco dei cuscinetti a giunto interamente in ceramica. Classificazione, requisiti tecnici di lavorazione, requisiti tecnici di abbinamento e requisiti tecnici delle scanalature di taglio di tutti i cuscinetti a rulli cilindrici in ceramica; inoltre, le dimensioni e le caratteristiche geometriche, la deviazione del limite di dimensione nominale e il valore di tolleranza del cuscinetto a sfere interamente in ceramica con foro cilindrico, definiscono l'interfaccia di lavoro del cuscinetto interamente in ceramica (ad eccezione della smussatura). Sulla base di questa serie di norme, standardizzare ulteriormente la progettazione, la produzione, l'assemblaggio e il processo di collaudo dei cuscinetti interamente in ceramica, garantire l'intera qualità delle prestazioni del cuscinetto in ceramica, evitare perdite inutili durante il processo di lavorazione, collaudo e utilizzo, guidare l'industria nazionale dei cuscinetti interamente in ceramica verso uno sviluppo sano e ordinato, promuovere i cuscinetti interamente in ceramica nel processo di utilizzo di sicurezza, affidabilità ed economicità, con una profonda influenza sul miglioramento della precisione dei prodotti nazionali di cuscinetti interamente in ceramica.
La China Mechanical Engineering Society (CMES) è un'organizzazione sociale nazionale qualificata per svolgere attività di standardizzazione a livello nazionale e internazionale. Uno degli obiettivi degli standard CMES è lo sviluppo di standard CMES volti a soddisfare le esigenze delle imprese e del mercato e a promuovere l'innovazione e lo sviluppo dell'industria meccanica. Organizzazioni e privati cittadini in Cina possono presentare proposte per la formulazione e la revisione degli standard CMES e partecipare ai relativi lavori.
Il comitato di lavoro per la standardizzazione del CMES è composto da 28 esperti di fama provenienti da college e università nazionali, istituti di ricerca, imprese, istituti di collaudo e certificazione, ecc., e 40 gruppi di lavoro professionali sono responsabili dello sviluppo degli standard.
Data di pubblicazione: 30-03-2022