Kako postići visoku-preciznost sklapanja nakon metalnog 3D ispisa?

1. Optimizacija dizajna: Zaustavite greške pri sklapanju prije nego se dogode.
Dinamička kompenzacija i raspodjela tolerancije
Na temelju karakteristika procesa ispisa (na primjer, SLM točnost ± 0,05 mm i EBM ± 0,1 mm), ostavite mjesta za tolerancije sklopa u fazi 3D modela. Na primjer, površina na kojoj se susreću lopatice turbine i disk motora zrakoplova mora biti unutar tolerancije od ± 0,02 mm. Funkcija "horizontalnog širenja" može se koristiti za nadoknadu skupljanja materijala tijekom ispisa (na primjer, stopa skupljanja legure titana je oko 0,8%). Softver za simulaciju VoxelDance Engineering pomogao je tvrtki Guangzhou Ruitong Additive Manufacturing Company poboljšati kompenzaciju deformacije zubnih implantata. Ovo je smanjilo deformaciju prstena za pozicioniranje s 0,3 mm na unutar 0,1 mm, što je riješilo problem točnosti sklapanja.
Standardizirana sučelja i modularni dizajn
Upotrebom uobičajenih metoda spajanja kao što su veze USB sučelja i Lego-strukture utora i klinova za lakše sastavljanje. Na primjer, trkaći model OpenRC F1 ima standardizirana sučelja koja korisnicima olakšavaju promjenu dijelova poput guma i stražnjih peraja. Za komplicirane konstrukcije, mogu se razdvojiti na manje, odvojene dijelove (kao što su spojevi, veze i školjke robotskih ruku) koji se mogu ispisati i sastaviti neovisno. To olakšava kasnije popravljanje i nadogradnju.
Podržava optimizaciju i spajanje-ispisa licem prema dolje
Koristite površinu koju treba spojiti kao temelj za ispis i koristite ravnost prvog sloja kako bi spajanje bilo točnije. Na primjer, kada ispisujete dva polu-kružna modela, licem prema dolje može manje utjecati na šivanje slojevima. Smanjenje kontaktnog područja pomoću rešetkaste ili stožaste potpore olakšava kasnije uklanjanje. Na primjer, predmeti izrađeni od nehrđajućeg čelika 316L koriste tehniku ​​skeniranja šahovnice i skeniranje pomaka obrisa kako bi površina bila manje hrapava, idući od Ra12 μm do Ra3,2 μm.
2. Kontrola procesa: točno upravljanje postavkama ispisa
Optimiziranje gustoće energije
Možete regulirati oblik rastaljenog bazena promjenom snage lasera, brzine skeniranja i debljine sloja. To može spriječiti probleme poput sferoidizacije i nepotpune fuzije. Na primjer, gustoća energije legure titana Ti6Al4V mora se održavati između 60 i 120 J/mm³. Ako je snaga premala ili brzina prebrza, sila povezivanja međusloja možda neće biti dovoljno jaka. Ako je gustoća energije previsoka, može doći do pucanja uslijed toplinskog naprezanja.
Održavanje čistoće zraka i pravilne temperature
Kako metal ne bi oksidirao, u svakom se koraku dodaje -argon ili plin dušik visoke čistoće (s razinom kisika manjom od 0,1%). Na primjer, prethodno zagrijavanje podloge na 150-200 stupnjeva prije ispisa AlSi10Mg aluminijske legure pomaže u smanjenju toplinskog stresa i zaustavljanju savijanja. Također, korištenje tehnologije kolaborativnog skeniranja s više-zraka može ravnomjerno rasporediti unos topline i smanjiti zaostalo naprezanje.
Praćenje online i davanje povratnih informacija u zatvorenom krugu
Korišteni su infracrveni termometri, kamere za taljenje bazena i drugi senzori za praćenje temperaturnog polja i oblika bazena taljenja u stvarnom vremenu tijekom ispisa. Na primjer, jedna tvrtka koristi AI algoritme za promatranje promjena u širini bazena taline, automatski mijenja snagu lasera i smanjuje poroznost s 0,5% na manje od 0,1%, što uvelike povećava gustoću materijala.
3. Tehnologija post{1}}obrade: poboljšavanje površine i zadržavanje njenog oblika.
Toplinska obrada uklanja stres unutar materijala.
Žarenje, poput zagrijavanja legure titana u argonu na 800 stupnjeva tijekom dva sata, može se riješiti zaostale napetosti koja se nakuplja tijekom tiskanja i zaustaviti izobličenje tijekom sastavljanja. Kaljenje i kaljenje mogu se koristiti da-dijelove visoke čvrstoće učinite tvrđim i žilavijim. Dijelovi-na bazi nikla-od visokotemperaturne legure koji su tretirani vrućim izostatičkim prešanjem (HIP) su primjer. Njihova gustoća je gotovo 100%, a zamorna čvrstoća im je porasla za više od 30%.
Precizna strojna obrada i obrada površine izvedena strojevima
CNC obrada: Za funkcionalne površine kao što su spojne površine ležajeva, ostavite razmak od 0,1–0,3 mm. Upotrijebite CNC alatni stroj za povezivanje s pet-osi za postizanje preciznih zahtjeva od 0,02 mm ravnosti i Ra3.2 hrapavosti.
Elektrolitičko poliranje je proces koji koristi elektrokemijske principe za uklanjanje malih neravnina na površini dijelova od aluminijske legure. Time se smanjuje hrapavost površine s Ra6 μm ​​na Ra0,2 μm i stvara pasivni sloj koji dijelove čini otpornijima na koroziju.
Upotrebom Al ₂ O3 ili staklenih kuglica za udaranje površine velikom brzinom, tretman pjeskarenjem uklanja ostatke praha i čini površinu konzistentnijom. Na primjer, određena tvrtka upotrijebila je pjeskarenje za podešavanje hrapavosti površine 3D-ispisanih implantata od legure titana na Ra1,6 μm, što je pomoglo koštanim stanicama da se zalijepe za njih.
Kompenzacija deformacije vođena simulacijom
Možete koristiti softver kao što je VoxelDance Engineering da simulirate cijeli proces ispisa, pogodite kako će se stvari promijeniti i napravite modele za kompenzaciju. Jedna je tvrtka, na primjer, smanjila deformaciju dijelova nakon podešavanja simulacije s 0,5 mm na 0,05 mm za mlaznice za gorivo zrakoplovnih motora i učinila zazor sklopa ravnomjernijim za 80%.
4. Planirajte sastavljanje stvari: Redovito osiguravajte da je sve ispravno
Platforma za sastavljanje stvari koja je vrlo kruta
Korištenje baze visoke-krutosti, preciznog sustava prijenosa i vođenja i integriranog dizajna za smanjenje učinka deformacije opreme na koaksijalnost sklopa. Na primjer, na montažnoj liniji za motore humanoidnih robota, dizajn prilagođen okolišu (kao što je održavanje konstantne temperature) koristi se kako bi se smanjio broj grešaka u sustavu.
Sklop za vizualno pozicioniranje i kontrolu sile
Dodajte visoko{0}}precizni vizualni sustav za pronalaženje položaja i smjera važnih dijelova kao što su stator i rotor i nadoknadite sve pogreške nastale tijekom sastavljanja. U isto vrijeme, integrirani senzori za kontrolu sile postavljeni su na kraju kako bi pratili promjene sile i momenta u stvarnom vremenu u nekoliko smjerova, čineći "fleksibilno umetanje" mogućim. Na primjer, jedna tvrtka koristi tehnologiju kontrole sile kako bi spriječila promjenu sklopa motora i sile pritiskanja za više od ± 5N, što sprječava lomljenje ležajeva.
Povratne informacije u zatvorenoj petlji i sposobnost praćenja podataka
Prikupljanje podataka o tlaku, pomaku, zakretnom momentu i drugim čimbenicima u stvarnom vremenu tijekom procesa sastavljanja i njihova usporedba s unaprijed određenim prozorom procesa. Sustav će automatski pokrenuti alarm ili poduzeti akciju ako nešto pođe po zlu. Na primjer, jedna tvrtka izrađuje zasebne zapise procesa sastavljanja za svaki motor humanoidnog robota, pruža statističku kontrolu procesa (SPC) i sljedivost kvalitete te čini dosljednost serije boljom od 99,9%.
5. Slučajevi i trendovi u industriji kojima se možete veseliti
Područje zrakoplovstva
GE Aviation koristi SLM tehnologiju za ispis mlaznica goriva za LEAP motore. Ovo spaja 20 komada u jedan, što ga čini 25% lakšim i traje 5 puta duže. Zahvaljujući kombiniranoj kontroli optimizacije parametara ispisa i CNC precizne obrade, njegova točnost sastavljanja je ± 0,01 mm.
Područje medicinskih implantata
Johnson&Johnson DePuy Synthes koristi 3D ispisane acetabularne čašice od legure titana kako bi površina bila glatka ispod Ra0,8 μm pomoću elektrolitičkog poliranja. To, zajedno s poroznim strukturnim dizajnom, ubrzava razvoj kostiju za 40%.