Kako izboljšati dimenzijsko natančnost pri kovinskem 3D tiskanju?

Zakaj je dimenzijska natančnost v Metal AM bolj zapletena, kot je videti

Vrzel med specifikacijami stroja in-resnično natančnostjo

Pogosta napaka je, da pogledate specifikacijski list stroja in vidite "±0,05 mm lasersko pozicioniranje" in domnevate, da bo del delil to toleranco. V resnici je natančnost opreme le en dejavnik.

Po podatkih podjetja EOS GmbH je približno 60 % težav z natančnostjo tiska na kovino posledica krčenja materiala in toplotnega popačenja, ne pa optične mize stroja. Medtem ko ISO/ASTM 52900 opredeljuje terminologijo za aditivno proizvodnjo, je za doseganje visoko{3}}rezultatov treba preseči standardne definicije.

Profesionalni nasvet: pravilo natančnosti
Standardni deli SLM/DMLS so običajno znotraj ±0,1–0,2 mm. Doseganje toleranc, manjših od ±0,05 mm, je redko mogoče "kot-natisnjeno" in skoraj vedno zahteva kombinacijo simulacijskega-načrtovanja in naknadne-CNC obdelave.

Sedem dejavnikov, ki določajo končno natančnost

Krčenje materiala: fizično krčenje3D kovinski materialko se strdi.

Preostala napetost: Notranja napetost, ki nastane med cikli hitrega ohlajanja.

Strategija skeniranja: pot, po kateri laser stopi prašek (npr. šahovnica v primerjavi s trakovi).

Usmerjenost gradnje: Kako je del nagnjen glede na napravo za ponovni premaz in os Z-.

Oblikovanje podpore: kako učinkovito je del zasidran za odvajanje toplote.

Toplotna obdelava: Čas ciklov lajšanja stresa.

Naknadna{0}}obdelava: izračunana odstranitev materiala pri CNC končni obdelavi ali peskanju.

Tabela 1: Tipična dimenzijska natančnost po postopku Metal AM

Dejavnik št. 1: Krčenje materiala in pred-kompenzacija

Vsaka kovina se pri sobni temperaturi skrči, ko preide iz tekočega stanja v trdno. Vendar se vsi kovinski materiali za 3D-tiskanje ne krčijo z enako hitrostjo.

Vsaka kovina se skrči,-toda aluminij je najtrši

Nerjaveče jeklo 316L se običajno skrči za 0,8–1,2 %, medtem ko3D tiskanje na aluminij(AlSi10Mg) se sooča z veliko višjo stopnjo krčenja 1,2–2,0 %. Aluminijev visok koeficient toplotnega raztezanja (CTE) pomeni, da je dvakrat večja verjetnost, da se bo deformiral kot titan.

Rešitev: baze podatkov o skaliranju in kompenzaciji

Profesionalni dobavitelji uporabljajo test "prvega izdelka" za umerjanje dejanskega krčenja na določenem stroju. S povečanjem velikosti modela CAD (npr. 1,012x) v programski opremi za rezanje se del "skrči" na svoje ciljne dimenzije. Umerjena kompenzacija lahko izboljša natančnost za 40–60 %.

Faktor št. 2: Preostali stres in strategija skeniranja

Kako preostali stres uničuje toleranco

Ko laser tali plast, se želi hladilna kovina skrčiti, vendar jo "zadržujejo" trdne plasti spodaj. To ustvarja preostalo natezno napetost. Ko je del odrezan od osnovne plošče, se ta napetost sprosti, zaradi česar se ravne površine upognejo.

Popravek: skeniranje šahovnice

Razdelitev območja taline na majhne kvadratke (otočke) namesto na dolge črte razporedi toploto. To zmanjša preostalo napetost za 30–45 % in prepreči, da bi vaš 3D kovinski material izstopil iz specifikacij.

Dejavnik št. 3: Izdelajte strategijo usmeritve

Eno najpomembnejših pravil pri natančnosti proizvodnje kovinskih dodatkov je pravilo kritične dimenzije.

Varianca osi Z-: Natančnost v smeri Z je omejena z debelino plasti (običajno 30–50 µm). Napaka osi Z-je običajno 20 % višja od napake XY zaradi »učinka stopnišča«.

Pravilo: najbolj kritične dimenzije in visoko{0}}natančne luknje vedno postavite v ravnino XY. Če je os luknje vodoravna, se bo "strop" luknje verjetno povesil, kar bo zahtevalo znatno naknadno-obdelavo za ponovno vzpostavitev krožnosti.

Faktor št. 4: Simulacija-načrtovanja (DfAM)

Enakomernost debeline stene

Neenakomerno hlajenje je sovražnik natančnosti. Če je en del vašega dela debel 2 mm, sosednji del pa 10 mm, bo toplotni gradient potegnil del iz poravnave.

Pred-simulacija izkrivljanja

Napredne storitve natančnega 3D-tiskanja kovin zdaj uporabljajo-programsko opremo, ki jo poganja umetna inteligenca, kot sta Autodesk Netfabb ali Materialize Magics Simulation. Ta orodja natančno predvidijo, kako se bo del izkrivil, in omogočajo inženirjem, da "pred-izkrivijo" CAD v nasprotno smer.

Rezultat: Del se med izdelavo zvije v pravilno obliko.

Dejavnik št. 5: Naknadna-obdelava in končno preverjanje

CNC post{0}}obdelava: zlati standard

Ali se kovinski 3D-tiskanje lahko ujema z natančnostjo CNC obdelave? Neposredno? Ne. Ampak kot hibridni postopek? ja Če pusti izračunane robove na kritičnih ploskvah, lahko CNC rezkar konča del na ±0,01 mm.

Priporočeni dodatki za strojno obdelavo:

Aluminij/nerjaveče: +0.3 mm do +0.5 mm na kritičnih površinah.

Titan/Inconel: +0.4 mm do +0.6 mm (za upoštevanje večje obrabe in obremenitve orodja).

Merjenje in preverjanje

Če želite zagotoviti, da je izpolnjena stroga toleranca kovinskih delov za 3D-tiskanje po meri, uporabite prava orodja:

CMM (koordinatni merilni stroj): Za zunanje mere in položaje lukenj.

CT skeniranje: ključno za notranje kanale, ki jih sonda CMM ne more doseči.

FAI (inšpekcija prvega artikla): Obvezno za letalstvo (AS9102) za preverjanje postopka pred celotno proizvodnjo.

Kontaktirajte zdaj

Izboljšanje dimenzijske natančnosti v kovinskem 3D-tiskanju je več{1}}inženirski izziv. Od izbire pravegaKovinski materiali za 3D tiskanjedo izvajanja pred{0}}simulacije popačenja in CNC končne obdelave vsaka odločitev vpliva na končni mikron.

Stroj dobi zasluge, ko je del popoln,-vendar je inženirski proces za strojem tisti, ki določa, ali so izpolnjene vaše tolerance.

Potrebujete dele z ozkimi tolerancami? Predložite svoje datoteke CAD za celovito analizo DFM. Naša ekipa je specializirana za visoko{1}}natančne gradnje in lahko zagotovi podrobno strategijo za doseganje vaših posebnih tolerančnih zahtev.