Prije rasprave o oslobađanju od stresa, prvo shvatimo što je rezidualni stres.
Što je zaostalo naprezanje?
Zaostalo naprezanje je naprezanje koje postoji u objektu radi održavanja ravnoteže kada na njega ne djeluje vanjski čimbenik. Tijekom procesa proizvodnje na dijelove će utjecati različiti čimbenici kao što su procesi. Kada ti čimbenici nestanu, ako se gore navedeni učinci i učinci na komponente ne mogu potpuno eliminirati, još uvijek ostaju neki učinci i utjecaji na komponente. Učinak i utjecaj ovog ostatka je zaostalo naprezanje.
Iz perspektive energetskog rada, kada vanjska sila uzrokuje plastičnu deformaciju objekta, ona će uzrokovati unutarnju deformaciju objekta, akumulirajući tako dio energije; kada se vanjska sila eliminira, oslobodit će se energija s neravnomjernom raspodjelom unutarnjeg naprezanja. Ako je krtost predmeta niska, predmet će se polako deformirati, a ako je krtost visoka, doći će do stvaranja pukotina.
Zaostalo naprezanje vrlo je uobičajeno u mehaničkoj proizvodnji, a zaostalo naprezanje često se stvara u različitim procesima. U osnovi, međutim, mehanizmi koji stvaraju zaostalo naprezanje mogu se grupirati u tri kategorije:
Prva kategorija je nejednolika plastična deformacija;
Druga kategorija, neravnomjerne promjene temperature;
Treća kategorija su nehomogene strukturne promjene (fazni prijelazi).
Opasnosti od zaostalog naprezanja
Iz klasifikacije zaostalog naprezanja može se vidjeti da će zaostalo naprezanje uzrokovati polaganu deformaciju predmeta, što će rezultirati promjenom veličine predmeta, što će rezultirati nekvalificiranom veličinom obrađenih dijelova. U isto vrijeme, također ima vrlo važan utjecaj na njegovu čvrstoću na zamor, otpornost na naponsku koroziju, dimenzijsku stabilnost i vijek trajanja.
Kako eliminirati zaostalo naprezanje važan je izazov u aditivnoj proizvodnji
Zaostalo naprezanje također je jedan od najvažnijih izazova za aditivnu proizvodnju, a u nekim slučajevima zaostalo naprezanje može toliko utjecati na tiskani dio da savije cijelu platformu za izradu, odvoji dio od platforme za izradu ili pukne sam dio. Ovo je jedan od razloga zašto aditivno proizvedeni dijelovi često zahtijevaju dodavanje potpornih struktura. Tek nakon što se ta zaostala naprezanja i koncentracije naprezanja oslobode toplinskom obradom, dio se može ukloniti s platforme za oblikovanje.
Trenutačno tradicionalne metode eliminacije proizvodnje uključuju četiri metode: toplinsku obradu, prešanje statičkim opterećenjem, vibracijsko starenje i mehaničku obradu. Zbog tehničkih karakteristika aditivne proizvodnje koja se može oblikovati bez kalupa, moguće je razmotriti optimizaciju topologije za prevladavanje zaostalog naprezanja prilikom projektiranja samog dijela. Na primjer, smanjivanje područja s nejednakom debljinom i izbjegavanje velikih promjena poprečnog presjeka što je više moguće; ili projektiranje platforme za oblikovanje predgrijavanjem i komore za oblikovanje grijanjem na opremi za 3D ispis može učinkovito smanjiti utjecaj zaostalog naprezanja. Međutim, u ovoj fazi, kako poboljšati raspodjelu zaostalog naprezanja još uvijek ovisi o iskustvu projektanta, tako da se neka zaostala naprezanja ne mogu izbjeći.
Zaostalo naprezanje je naprezanje koje ostaje u čvrstom materijalu nakon što su uklonjeni svi čimbenici koji unose naprezanje. Isti mehanizmi koji mogu generirati zaostalo naprezanje u tradicionalnoj mehaničkoj proizvodnji primjenjuju se i na aditivnu proizvodnju. U projektiranim i tiskanim strukturnim dijelovima, neočekivano ili nekontrolirano zaostalo naprezanje može dovesti do prijevremenog kvara dijela. Posebno je važno učinkovito prevladati zaostalo naprezanje u proizvodnji dijelova.
Softver za ublažavanje stresa u 3D ispisu
Domaći samorazvijeni softver za rezanje UPrise3D razvio je funkciju za ublažavanje stresa. Uključivanjem ove funkcije, metoda i putanja ispisa automatski se planiraju prema različitim strukturama modela dijela za smanjenje naprezanja kako bi se akumulacija zaostalog naprezanja svela na minimum. U procesu tiskanja može se ostvariti kontrola deformacije modela u koraku sinteriranja.
Slijedi objašnjenje kućišta ispisa sa i bez funkcije otpuštanja stresa omogućene ispisom:
Iz strukturnih dijelova može se vidjeti da nakon uključivanja funkcije rasterećenja naprezanja u osnovi nema odstupanja u kutu nakon sinteriranja. Za strukturne dijelove bez funkcije rasterećenja, očita deformacija može se vidjeti intuitivno, a odstupanje kuta je relativno veliko.
Kod nekih modela s tankim stijenkama može doći do deformacije nakon sinteriranja zbog nakupljanja naprezanja u smjeru tiskanja. Iz usporedbe sljedeće dvije skupine uzoraka tankih stijenki, može se vidjeti da je nakon uključivanja funkcije smanjenja naprezanja sinterirani proizvod očito
Ublažavanje stresa vrlo je važno u 3D ispisu, uzet ćemo ovaj faktor u obzir pri ispisu, tako da su dijelovi koje ispisujemo 99 posto stabilni i nije ih lako deformirati, uvrnuti itd.