Kako izbjeći strojnu deformaciju metalnih 3D tiskanih dijelova?

一, Faza projektiranja: Optimizacija topologije korištenjem simulacije naprezanja
1. Simulacija raspodjele naprezanja i ponovna izgradnja konstrukcije
Tvrtka koja proizvodi turbinske lopatice za zrakoplovnu industriju koristila je softver Simufact Additive za pokretanje simulacije toplinske mehaničke spojke. Uočili su da tipični dizajni pokazuju koncentraciju naprezanja u prijelaznoj zoni korijena oštrice. Promjena prijelaza pravog kuta u prijelaz zaobljenog kuta s radijusom od 5 mm i ispunjavanje područja koje ne podnosi naprezanje rešetkastom strukturom smanjilo je vršno naprezanje s 420 MPa na 280 MPa i deformaciju ispisa za 62%. Ovaj scenarij pokazuje da optimizacija topologije temeljena na simulaciji može pronaći-mjesta visokog naprezanja unaprijed i ravnomjerno rasporediti naprezanje promjenom strukture.
2. Pametan dizajn struktura koje održavaju
Empirijske formule koriste se u tradicionalnom dizajnu nosača, što može lako uzrokovati nakupljanje topline u jednom području. Softver VoxelDance Engineering tvrtke Manga Technology koristi tehnologiju kompenzacije deformacije skeniranja za automatsku izradu potpornih struktura koje odgovaraju oblicima dijelova. Ova metoda poboljšava gustoću distribucije potpore tijekom tiskanja ručki za umjetne zglobove u tvrtki za medicinske proizvode. Smanjuje dubinu površinskog oštećenja uzrokovanog uklanjanjem potpore nakon sinteriranja s 0,3 mm na 0,05 mm i smanjuje količinu potrebnog materijala za potporu za 30%.
3. Izrada modela za pred-kompenzaciju deformacije
Za tijela hidrauličkih ventila u zrakoplovstvu koja moraju biti točna unutar ± 0,02 mm, Platinum Technology Company koristi proces zatvorene -petlje koji se naziva "kompenzacija skeniranja ispisa". U ovom procesu, originalni model se ispisuje nehrđajućim čelikom 316L, a 3D skener ATOS Triple Scan dobiva stvarne podatke o deformaciji. Ti se podaci zatim koriste za izradu modela obrnute pred-deformacije u softveru Magics. Nakon dva kruga korekcije, bitna tolerancija dimenzija dijelova otišla je s ± 0,15 mm na ± 0,03 mm, što je potrebno zrakoplovnim standardima.
2, Faza procesa: Zajednička kontrola više parametara
1. Mijenjanje postavki lasera u hodu
Oprema Huashu High Tech FS200M dinamički je mijenjala snagu lasera i brzinu skeniranja dok je ispisivala komoru za izgaranje određenog motora tako da je u stvarnom vremenu pratila temperaturno polje bazena rastaljene tvari. U području debljine stijenke 3mm korišten je parametar 800W/1200mm/s, au području debljine stijenke 0,8mm korišten je parametar 600W/800mm/s. Ova prilagodba parametra pregrade smanjuje unos topline u dijelovima tankih-zidki za 40% i zaostalo naprezanje za 55%. Također rješava problem deformacije sinteriranja u konzolnoj strukturi od 0,5 mm.
2. Poboljšanje postupka polaganja pudera
Oprema EOS M 400-4 koristi prilagodljivu tehnologiju raspršivanja praha za rješavanje učinka debljine sloja praha na deformaciju. Održava debljinu sloja od 40 μm u području potpore i dinamički je mijenja na 25 μm u slobodnom-površinu. Podaci o ispitivanju pokazuju da ovaj pristup smanjuje neusklađenost međuslojeva tankostijenih dijelova s ​​0,12 mm na 0,03 mm i podiže vrijednost Ra hrapavosti površine s 12,5 μm na 6,3 μm.
3. Kontrola atmosfere putem inertnog plina
Uređaj Platinum BLT-S800 održava vrlo niske razine zraka i vlažnosti (manje od 10% RH i 50 ppm) dok ispisuje ortopedske implantate od legure titana. To se radi pomoću zatvorenog-kontrolnog sustava. Eksperimenti koji uspoređuju različita okruženja pokazali su da ovo može smanjiti stopu oksidacije praha s 0,8% na 0,15%. Ovo rješava problem oksidnih filmova koji otežavaju spajanje slojeva i čini dijelove čvršćima za 18%.
3, Faza naknadne-obrade je kada se nedostaci poprave i izvedba se poboljša.
1. Tretman zgušnjavanja vrućim izostatičkim prešanjem (HIP).
Određena tvrtka za zrakoplovne motore koristila je QIH-15L opremu za vruće izostatičko prešanje za rad na dijelovima od visokotemperaturne legure Inconel 718. Držanje dijelova na 1200 stupnjeva /150 MPa tijekom 4 sata učinilo ih je gušćim (s 99,2% na 99,98%) i manje poroznim (s 0,3% na 0,002%). Trajnost obrađenih dijelova na zamor je tri puta duža, a mikropukotine nastale tijekom procesa sinteriranja potpuno su nestale.
2. Proces gradijentne toplinske obrade
Za kućišta hidrauličkih ventila od nehrđajućeg čelika 316L napravite postupak toplinske obrade u tri- koraka: žarenje za ublažavanje naprezanja na 550 stupnjeva tijekom 2 sata, tretman otopinom na 1050 stupnjeva tijekom 1 sata i tretman starenjem na 480 stupnjeva tijekom 4 sata. Ovaj postupak čini dijelove tvrđim, idući od 180HV do 280HV, i smanjuje zaostalo naprezanje, idući od 320MPa do 80MPa. Ovo rješava problem dimenzionalnog odskoka nakon strojne obrade.
3. Tehnologija za uklanjanje inteligentne potpore
Na opremi DMG MORI LASERTEC 65 3D, obradni centar s petosnim polugama koristi se za uklanjanje oslonca: sila rezanja prati se u stvarnom vremenu putem sustava za kontrolu sile, a brzina posmaka se automatski prilagođava. Testovi su pokazali da ova tehnologija olakšava uklanjanje potpore za 40% i zadržava dubinu oštećenja površine unutar 0,02 mm, što je ono što dijelovi zrakoplova trebaju da ostanu netaknuti.