Končate lahko sesalno komponento ali tank{0}}ohišje motorja, ga pošljete v kovinsko 3D-tiskanje in del se vrne s kritično steno, zvito za 0,2–0,3 mm. Ne leži več ravno ali se poravna s spojnimi deli. To se redno dogaja pri tankostenskih kovinskih dodatkih, še posebej, če preostale napetosti ne obvladujemo že na začetku.
Izkrivljanje ni skrivnostno. Izhaja iz predvidljivega toplotnega obnašanja, predvidljive pa so tudi kontrole. Spodaj je praktičen pogled na to, zakaj do tega pride in kaj dejansko deluje pri ohranjanju tankostenskih-komponent motorja znotraj uporabne tolerance.
Zakaj tanko{0}}deformacija kovinskih delov
Pri DMLS ali SLM laser stopi majhno količino prahu pri visoki temperaturi, nato pa se material izjemno hitro ohladi. Okoliški prah in strjena kovina ostaneta veliko hladnejša. Ta velika temperaturna razlika ustvarja preostalo napetost.
Tanke stene najbolj trpijo, ker imajo nizko togost in omejene poti za uhajanje toplote. Tri težave se ponavljajo:
Preostala napetost, zaklenjena zaradi ponavljajočih se ciklov taljenja-hlajenja
Nosilci, ki so prešibki ali slabo nameščeni, tako da lahko del med ohlajanjem izgublja obliko
Toplota se kopiči v vitkih delih, ki ne morejo dovolj hitro odvajati toplotne energije
Ko se ti dejavniki združijo, se lahko stena, ki je bila videti popolna v modelu CAD, zlahka premakne dovolj, da postavi montažne površine ali tesnilne površine izven tolerance.
Praktični načini za obvladovanje izkrivljanja
Najprej pravilno oblikujte steno
Enakomerna debelina se obnaša bolje kot nenadni skoki iz debelega v tanko. Dodajanje lahkih reber ali zaokrožitev na ne-kritičnih območjih pogosto poveča togost med gradnjo, ne da bi uničila ciljno težo. Velika ravna nepodprta razpona so pogosta problematična območja-jih zlomite ali ustrezno podprite. To so osnove izvedljivih smernic za oblikovanje 3D-tiska s tankimi stenami.
Usmerite del z mislijo na stres
Navpične ali kotne usmeritve za kritične tanke stene običajno zmanjšajo površino, ki se tali, in se spremenijo tam, kjer se koncentracija preostale napetosti. Usmerjenost tudi določa, katere površine bodo imele podporne oznake, zato je treba funkcionalnim obrazom nameniti zgodnjo pozornost.
Uporabite opore kot sidra in toplotne poti
Podpore niso samo zato, da preprečijo padec dela. V območjih z visoko-napetostjo potrebujejo zadosten{2}}prerez, da se uprejo vlečnim silam in prevajajo toploto. Enakomerno tanki nosilci pogosto odpovejo ravno na tistih mestih, ki so najpomembnejša.
Nadzorujte parametre in uporabite predgretje, če je na voljo
Stabilni, potrjeni nizi parametrov za specifično zlitino in stroj so pomembnejši od nenehnega petljanja. Predgretje podlage zmanjša temperaturno vrzel med bazenom taline in preostalim delom, kar neposredno zmanjša preostalo napetost.
Razbremenite-stresa, medtem ko je del še na krožniku
Ta en sam korak prepreči velik delež zvitosti v pozni-fazi. Toplotna obdelava sprosti napetost, medtem ko gradbena plošča še vedno drži geometrijo. Pogost razlog, da se popačenje pojavi po tem, ko je del na stroju videti v redu, najprej sprostite del in nato toplotno -obdelate.
Titanove zlitine prinašajo dodatne izzive-in koristne lekcije
Titanove zlitine, kot je Ti-6Al-4V, slabo prevajajo toploto v primerjavi z mnogimi jekli ali aluminijevimi zlitinami. Toplota ostane lokalizirana dlje, zato se lahko zaostala napetost poveča. Iste metode nadzora-premišljena zasnova, orientacija, robustne podpore, disciplina parametrov in-razbremenitev napetosti, vezane na ploščo, veljajo neposredno za 3D-natisnjene medicinske vsadke iz titanovih zlitin. Ti deli imajo tudi tanke stene, zapletene rešetke in nič prostora za dimenzijsko premikanje. Izkušnje, pridobljene na tankostenskih komponentah motorja, se dobro prenašajo na delo z medicinskimi vsadki in obratno.
Zakaj je CNC končna obdelava še vedno pomembna
Kovinski 3D-tiskanje vam daje skoraj-neto obliko. Običajno ne zagotavlja končnih toleranc na tesnilnih površinah, nosilnih površinah ali natančnih pritrdilnih točkah. Te funkcije skoraj vedno potrebujejo CNC obdelavo. Enak hibridni pristop je standarden za natančne medicinske izdelke s strojno obdelavo CNC: aditivna proizvodnja ustvarja kompleksno geometrijo, CNC pa kritične površine doda v specifikacijo. Oblikovanje natisnjenega surovca z ustrezno strojno obdelavo na ključnih ploskvah naredi kombinacijo učinkovito.
Primer primera: vrnitev ukrivljene tank{0}}stenske komponente v toleranco
Pri eni tankostenski-komponenti iz motorja iz titanove zlitine- so zgodnje zgradbe po odstranitvi nosilca pokazale približno 0,25 mm zvitosti na pritrdilni strani. Debelina stene na prizadetem območju je bila pod 1,5 mm, prvotna orientacija pa je pustila velik vodoravni razpon.
Revidirani pristop je vključeval bolj enakomerne prehode sten, dodano lokalno ojačitev, boljšo orientacijo zgradbe, močnejše opore v območju visoke-napetosti, razbremenitev napetosti, medtem ko je še vedno pritrjena na gradbeno ploščo, in premišljeno strojno obdelavo na kritični površini. Po CNC končni obdelavi je montažna površina dosegla zahtevano toleranco in del je bil sestavljen brez težav. Izboljšanje je prišlo z obravnavanjem načrtovanja, procesa, toplotne obdelave in strojne obdelave kot enega sistema in ne kot ločenih korakov.
Kaj morate preveriti, ko izbirate partnerja za kovinsko 3D tiskanje
Vsak proizvajalec kovinskih 3D-tiskov ali tovarna kovinskih 3D-tiskov ne obvlada enako dobro tankih-sten. Uporabni signali vključujejo:
Prikazane izkušnje z geometrijami tankih-sten in zlitinami, ki jih dejansko uporabljate
-Hišno ali tesno povezano lajšanje- stresa, zmogljivost HIP po potrebi in CNC končna obdelava
Ustrezna orodja za inšpekcijo in navada preverjanja preostalih-učinkkov stresa
Dokumentiran nadzor procesa namesto enkratnega-ugibanja parametrov
Možnost prehoda s prototipa na majhne-serijske ali veleprodajne kovinske 3D-natisnjene dele po meri brez padca kakovosti-
Trgovina, ki zgodaj obravnava tveganje izkrivljanja in prilagoditve dizajna, je običajno bolj zanesljiva kot tista, ki preprosto navede ceno na del.
pogosta vprašanja
V: Zakaj se tanko{0}}kovinski deli med 3D-tiskanjem zvijajo?
A: Hitro lokalno segrevanje in hlajenje ustvarjata preostale napetosti. Tanki deli nimajo togosti in toplotne mase, da bi se uprli tej obremenitvi, zato se premikajo.
V: Kakšna je realna najmanjša debelina stene?
O: Odvisno je od zlitine, orientacije in strategije podpore. Številni sistemi lahko ustvarijo stene v območju 0,5–1,0 mm, vendar funkcionalni deli pogosto potrebujejo večjo debelino ali dodatno ojačitev, da ostanejo stabilni.
V: Ali lahko kovinsko 3D tiskanje nadomesti CNC za komponente motorja?
O: Odlikuje ga kompleksna notranja geometrija in zmanjšanje teže. Končne tolerance in kritične površine še vedno običajno zahtevajo CNC. Večina proizvodnih rešitev je hibridnih.
V: Ali so iste metode uporabne za medicinske vsadke iz titana?
O: Da. 3D-natisnjeni medicinski vsadki iz titanovih zlitin se soočajo s podobnimi izzivi tanke-stene in preostale-obremenitve. Uporabljajo se iste načrtovalske in procesne discipline.
V: Kako ocenim tovarno za 3D-tiskanje kovin za tovrstno delo?
O: Vprašajte o izkušnjah s tanko{0}}steno, praksi-zmanjševanja stresa, zmogljivosti CNC-ja, metodah inšpekcijskih pregledov in o tem, kako obravnavajo povratne informacije o načrtovanju pred prvo izdelavo.