Hoće li prateći dizajn utjecati na-troškove naknadne obrade?

1. Osnovne ideje koje podupiru odnos između dizajna i cijene
Dizajn metalne potpore za 3D ispis mora pronaći kompromis između "stabilnog oblikovanja" i "cijenovne učinkovitosti". Glavne ideje iza toga izravno su povezane s troškovima naknadne-obrade:
Ideja iza ograničenja kontaktnog područja
Postoje tri vrste kontakta između nosača i dijelova: površinski kontakt, linijski kontakt i točkasti kontakt. Površinski kontakt može učiniti stvari stabilnijima, ali znatno otežava post{1}}obradu. Na primjer, zrakoplovni nosači od legure titana s dizajnom površinskog kontakta imaju preostalo područje potpore od 12 cm², za koje je potrebno 5 sati ručnog poliranja kako bi se ispunio zahtjev za hrapavost površine od Ra1,6 μm. S dizajnom točkastog kontakta, preostalo područje je samo 2,3 cm², a vrijeme mehaničkog poliranja je samo 40 minuta. Rad Suzhou Tianhong Lasera pokazuje da se za svakih 1 cm² smanjenja kontaktne površine, vrijeme potrebno za naknadnu-obradu može skratiti za 15% do 20%.
Točna kontrola kritičnog kuta
različiti procesi imaju različite kritične kutove suspenzije: SLM proces obično treba potporu za strukture koje vise na manje od 30 stupnjeva, dok EBM proces može olabaviti kritični kut na 35 stupnjeva jer se topi na visokim temperaturama. Prilagodljiva metoda skeniranja Leiming Lasera omogućila je ispis visećih struktura bez potpore pod malim kutovima od 5 stupnjeva do 35 stupnjeva mijenjajući gustoću snage lasera u hodu. Time je smanjen broj potrebnih pratećih materijala za 78%, a trošak naknadne-obrade za 65%.
Ideja štednje materijala
Cijena metalnog praha može ići do tisuća juana po kilogramu, a rasipanje pratećih materijala odmah podiže cijene. Korištenjem legure na bazi nikla-Inconel 718 kao primjera, standardni dizajn nosača dovodi do stope otpada do 18%, dok potporna struktura poput stabla-izrađena optimizacijom topologije može zadržati stopu otpada ispod 5%. Primjer dijela motora zrakoplova ilustrira da poboljšani dizajn nosača smanjuje cijenu jednog komada materijala s 2300 juana na 850 juana, što je pad od 63%.
2. Ključni elementi koji podržavaju troškove naknadne-obrade vođene dizajnom-
Podupiranje rizika od trajnih fizičkih ozljeda
Oštećenja tkiva mogu se dogoditi kada nosač i sučelje komponente imaju različite količine toplinskog naprezanja. Pri ispisu s nehrđajućim čelikom 316L mogu se formirati grubi stupčasti kristali na mjestima gdje se rešetkasti nosač susreće s čvrstim materijalom. To područje čini 15% do 20% mekšim i skraćuje vijek trajanja za 40%. Kako bi se riješili tih skrivenih opasnosti, postupak toplinske obrade mora biti dulji, što znači da će trošak naknadne-obrade za jedan komad porasti za 120 do 180 juana.
Problem pristupačnosti komplicirane konstrukcijske potpore
Turbinski disk u zrakoplovnom motoru ima unutarnji promjer kanala od samo 2 mm. Standardni dizajn nosača uzrokuje iskrivljenje dijela kanala za više od 8%, što se mora popraviti elektrokemijskim otapanjem. Ova tehnika zahtijeva 41 wt% otopinu dušične kiseline koja se tretira na 80 stupnjeva tijekom 6 sati. Trošak jednog sredstva je 350 juana, a postoji mogućnost ujednačenosti korozije.
Skriveni trošak ručnog rada
Podaci s automatizirane proizvodne linije BMW IDAM pokazuju da je još uvijek potrebna ručna intervencija za pomoć u procesu uklanjanja, koji zauzima 35% ukupnih sati naknadne-obrade. Trošak rada iznosi čak 2,8 milijuna juana godišnje za proizvodnu liniju koja proizvodi 10 000 komada godišnje. Robotski sustav NetShape tvrtke Rivelin Robotics koristi povratnu kontrolu sile za postizanje točnosti kontaktne sile od razine 0,1N. Ovo smanjuje potrebu za ručnom intervencijom na manje od 5% i štedi više od 2 milijuna juana godišnje.
3. Strategije na granici koje pomažu u optimizaciji dizajna
Struktura koja može stajati samostalno zahvaljujući generativnom dizajnu
Uz pomoć tehnika strojnog učenja, softver Autodesk Netfabb može automatski konstruirati biomimetičke rešetkaste potporne strukture. Ova metoda smanjila je težinu satelitskog nosača za 85% i riješila se potrebe za tradicionalnom potporom. Također je promijenio postupak post-obrade s mehaničke obrade na jednostavnu toplinsku obradu i smanjio cijenu jednog komada za 1200 juana.
Zajednički rad na osmišljavanju novih ideja za više-materijalne sustave
Tehnologija bimetalne potpore belgijske tvrtke Materialise koristi činjenicu da Inconel 718 i čisto željezo oksidiraju različitim brzinama na 800 stupnjeva kako bi se automatski odlijepila potpora. Ova metoda smanjuje količinu preostale potpore na manje od 0,01 mm, skraćuje vrijeme potrebno za naknadnu-obradu s 48 sati na 8 sati i štedi 650 juana po komadu.
Zatvorena petlja upravljanja praćenjem procesa
Brze-kamere i infracrveni senzori u sustavu Siemens Process Sight prate oblik bazena rastaljene tvari u stvarnom vremenu. Kada postoji mogućnost da nema dovoljno podrške, postavke lasera se automatski mijenjaju ili se stvara dodatna podrška. Prilikom ispisa kompliciranog dijela kanala protoka, tehnologija je smanjila stopu grešaka zbog podrške s 18% na 0,3%, čime se uštedjelo više od 500.000 juana godišnje na troškovima prerade.