Kako se izogniti strojni deformaciji kovinskih 3D-natisnjenih delov?

一, Faza načrtovanja: Optimizacija topologije z uporabo simulacije napetosti
1. Simulacija porazdelitve napetosti in obnova konstrukcije
Podjetje, ki izdeluje turbinske lopatice za letalsko in vesoljsko industrijo, je uporabilo programsko opremo Simufact Additive za izvedbo simulacije termično mehanske sklopke. Opazili so, da značilne zasnove kažejo koncentracijo napetosti v prehodnem območju korena rezila. Spreminjanje prehoda pod pravim kotom v prehod z zaobljenim kotom s polmerom 5 mm in zapolnitev območja, ki ne prenaša obremenitev, z mrežasto strukturo, je znižalo vrh napetosti s 420 MPa na 280 MPa in deformacijo tiska za 62 %. Ta scenarij kaže, da lahko optimizacija topologije na podlagi simulacije vnaprej odkrije-mesta visoke napetosti in enakomerno porazdeli napetost s spremembo strukture.
2. Pametno načrtovanje struktur, ki vzdržujejo
Empirične formule se uporabljajo pri tradicionalnem oblikovanju podpore, ki lahko zlahka povzroči kopičenje toplote na enem območju. Programska oprema VoxelDance Engineering podjetja Manga Technology uporablja tehnologijo skeniranja za kompenzacijo deformacij za samodejno ustvarjanje podpornih struktur, ki ustrezajo oblikam delov. Ta metoda izboljša gostoto porazdelitve podpore med tiskanjem ročajev za umetne sklepe v podjetju za medicinske pripomočke. Zmanjša globino površinske poškodbe, ki nastane zaradi odstranitve podpore po sintranju, z 0,3 mm na 0,05 mm in zmanjša količino potrebnega podpornega materiala za 30 %.
3. Izdelava modela za pred-kompenzacijo deformacije
Za ohišja letalskih hidravličnih ventilov, ki morajo biti natančna do ± 0,02 mm, podjetje Platinum Technology Company uporablja postopek zaprte -zanke, imenovan »kompenzacija skeniranja tiskanja«. V tem postopku je izvirni model natisnjen z nerjavečim jeklom 316L, 3D-skener ATOS Triple Scan pa pridobi dejanske podatke o deformaciji. Ti podatki se nato uporabijo za izdelavo modela povratne pred-deformacije v programski opremi Magics. Po dveh krogih popravkov je bistvena dimenzijska toleranca delov prešla z ± 0,15 mm na ± 0,03 mm, kar zahtevajo letalski standardi.
2, stopnja procesa: skupni nadzor več parametrov
1. Spreminjanje nastavitev laserja sproti
Oprema Huashu High Tech FS200M je dinamično spreminjala moč laserja in hitrost skeniranja med tiskanjem zgorevalne komore določenega motorja, tako da je v realnem času spremljala temperaturno polje bazena staline. V območju debeline stene 3mm je bil uporabljen parameter 800W/1200mm/s, v območju debeline stene 0,8mm pa parameter 600W/800mm/s. Ta prilagoditev parametrov predelne stene zmanjša dovod toplote v tankostenske-odseke za 40 % in preostalo napetost za 55 %. Odpravlja tudi problem deformacije sintranja v konzolni strukturi 0,5 mm.
2. Izboljšanje postopka polaganja pudra
Oprema EOS M 400-4 uporablja tehnologijo prilagodljivega razprševanja prahu za obvladovanje učinka debeline sloja prahu na deformacijo. Ohranja debelino plasti pri 40 μ m v podpornem območju in jo dinamično spreminja na 25 μ m v prosti-površini. Podatki o preskusih kažejo, da ta pristop zmanjša neusklajenost vmesnih slojev tankostenskih delov z 0,12 mm na 0,03 mm in poveča vrednost Ra hrapavosti površine z 12,5 μm na 6,3 μm.
3. Nadzor atmosfere preko inertnega plina
Naprava Platinum BLT-S800 med tiskanjem ortopedskih vsadkov iz titanove zlitine ohranja zelo nizke ravni zraka in vlažnosti (manj kot 10 % RH in 50 ppm). To se naredi z uporabo krmilnega-sistema zaprte zanke. Poskusi, ki primerjajo različna okolja, so pokazali, da lahko to zniža stopnjo oksidacije prahu z 0,8 % na 0,15 %. To rešuje problem oksidnih filmov, ki otežujejo povezovanje plasti, in naredi dele za 18 % močnejše.
3. V fazi naknadne-obdelave so napake odpravljene in se učinkovitost izboljša.
1. Zgoščevanje z vročim izostatičnim stiskanjem (HIP).
Določeno podjetje za letalske motorje je uporabljalo QIH-15L opremo za vroče izostatično stiskanje za obdelavo delov iz visokotemperaturne zlitine Inconel 718. Če 4 ure vzdržujete dele pri 1200 stopinjah /150 MPa, so postali gostejši (z 99,2 % na 99,98 %) in manj porozni (z 0,3 % na 0,002 %). Obdobje obdelovanih delov je trikrat daljše od utrujenosti, mikrorazpoke, ki so nastale med postopkom sintranja, pa popolnoma izginejo.
2. Postopek gradientne toplotne obdelave
Za telesa hidravličnih ventilov iz nerjavečega jekla 316L izvedite tri-stopenjski postopek toplotne obdelave: žarjenje za razbremenitev napetosti pri 550 stopinjah 2 uri, obdelava z raztopino pri 1050 stopinjah 1 uro in obdelava s staranjem pri 480 stopinjah 4 ure. Ta postopek naredi dele trše, od 180HV do 280HV, in zniža preostalo napetost, od 320MPa do 80MPa. To odpravi težavo dimenzijskega odboja po strojni obdelavi.
3. Tehnologija za odstranjevanje inteligentne podpore
Na opremi DMG MORI LASERTEC 65 3D se obdelovalni center s petosno povezavo uporablja za odstranjevanje podpore: rezalna sila se spremlja v realnem času prek sistema Force Control, hitrost podajanja pa se samodejno prilagaja. Preizkusi so pokazali, da ta tehnologija omogoča 40 % lažje odstranjevanje podpore in ohranja globino površinske poškodbe znotraj 0,02 mm, kar je potrebno, da letalski deli ostanejo nedotaknjeni.