Kako postići visoku{0}}preciznu montažu nakon 3D štampanja metala?

1. Optimizacija dizajna: Zaustavite greške pri montaži prije nego što se dogode.
Dinamička kompenzacija i distribucija tolerancije
Na osnovu karakteristika procesa štampanja (na primjer, SLM tačnost ± 0,05 mm i EBM ± 0,1 mm), ostavite prostor za tolerancije montaže u fazi 3D modela. Na primjer, površina na kojoj se susreću lopatice turbine i disk avionskog motora mora se držati u toleranciji od ± 0,02 mm. Funkcija "horizontalnog širenja" može se koristiti da se nadoknadi skupljanje materijala tokom štampe (na primjer, stopa skupljanja legure titana je oko 0,8%). Softver za simulaciju VoxelDance Engineering pomogao je kompaniji Guangzhou Ruitong Additive Manufacturing Company da poboljša kompenzaciju deformacije zubnih implantata. Ovo je smanjilo deformaciju prstena za pozicioniranje sa 0,3 mm na 0,1 mm, što je riješilo problem preciznosti montaže.
Standardizovani interfejsi i modularni dizajn
Korištenje konvencionalnih metoda povezivanja kao što su USB interfejs veze i Lego-urezne i klinove strukture kako bi se olakšalo sastavljanje. Na primjer, trkaći model OpenRC F1 ima standardizirana sučelja koja korisnicima olakšavaju promjenu dijelova kao što su gume i repna peraja. Za komplikovane konstrukcije, mogu se razbiti na manje, odvojene delove (kao što su spojevi, karike i školjke robotskih ruku) koji se mogu štampati i sastavljati nezavisno. Ovo olakšava kasnije popravljanje i nadogradnju.
Podržava optimizaciju i spajanje{0}}štampa licem prema dolje
Koristite površinu koju treba spojiti kao osnovu za štampanje, a koristite ravnost prvog sloja da bi spajanje bilo preciznije. Na primjer, kada se štampaju dva polukružna modela, okrenut prema dolje može smanjiti utjecaj slojeva na šavove. Smanjenje kontaktne površine sa rešetkastim ili konusnim nosačem olakšava naknadno uklanjanje. Na primjer, predmeti napravljeni od nehrđajućeg čelika 316L koriste tehniku ​​skeniranja šahovske ploče i skeniranje konturnog pomaka kako bi površina bila manje hrapava, krećući se od Ra12 μm do Ra3,2 μm.
2. Kontrola procesa: precizno upravljanje postavkama štampanja
Optimiziranje gustine energije
Možete regulisati oblik rastopljenog bazena promjenom snage lasera, brzine skeniranja i debljine sloja. Ovo može pomoći u sprječavanju problema poput sferoidizacije i nepotpune fuzije. Na primjer, gustoća energije titanijumske legure Ti6Al4V mora se održavati između 60 i 120 J/mm³. Ako je snaga preniska ili brzina prebrza, sila vezivanja međusloja možda neće biti dovoljno jaka. Ako je gustoća energije previsoka, može doći do pucanja zbog toplinskog naprezanja.
Održavanje čistog zraka i odgovarajuće temperature
Da metal ne bi oksidirao, u svakom koraku se dodaje argon ili azot visoke{0}}čistoće (sa nivoom kiseonika manjim od 0,1%). Na primjer, predgrijavanje podloge na 150-200 stepeni prije štampanja AlSi10Mg aluminijumske legure pomaže u smanjenju termičkog naprezanja i zaustavljanju savijanja. Također, korištenje tehnologije zajedničkog skeniranja s više snopa može ravnomjerno rasporediti unos topline i smanjiti zaostalo naprezanje.
Nadgledanje na mreži i davanje povratnih informacija u zatvorenoj petlji
Korišteni infracrveni termometri, kamere za topljeni bazen i drugi senzori kako bi pratili temperaturno polje i oblik bazena taline u realnom vremenu tokom štampanja. Na primjer, jedna kompanija koristi AI algoritme kako bi sagledala promjene u širini bazena taline, automatski mijenjala snagu lasera i smanjila poroznost sa 0,5% na manje od 0,1%, što uvelike povećava gustinu materijala.
3. Tehnologija naknadne obrade: poboljšanje površine i održavanje njenog oblika.
Toplinska obrada uklanja naprezanje unutar materijala.
Žarenje, poput zagrevanja legure titanijuma u argonu na 800 stepeni tokom dva sata, može da se oslobodi preostale napetosti koja se stvara tokom štampanja i zaustavi izobličenje tokom montaže. Kaljenje i kaljenje se mogu koristiti da se dijelovi visoke{2}}obe čvrstine postanu tvrđi i čvršći. Primjeri su dijelovi od visokotemperaturnih legura na bazi nikla-koji su tretirani vrućim izostatskim presovanjem (HIP). Njihova gustina je skoro 100%, a otpornost na zamor povećana je za više od 30%.
Precizna obrada i površinska obrada na mašinama
CNC obrada: Za funkcionalne površine kao što su spojne površine ležajeva, ostavite razmak od 0,1–0,3 mm. Koristite CNC alatnu mašinu sa pet-osnih veza da postignete precizne zahtjeve ravnosti od 0,02 mm i hrapavosti Ra3,2.
Elektrolitičko poliranje je proces koji koristi elektrohemijske principe kako bi se riješili malih neravnina na površini dijelova od aluminijske legure. Time se smanjuje hrapavost površine sa Ra6 μm ​​na Ra0.2 μm i stvara se pasivacijski sloj koji čini dijelove otpornijim na koroziju.
Korištenjem Al ₂ O3 ili staklenih perli za udar na površinu velikom brzinom, tretman pjeskarenjem uklanja ostatke praha i čini da površina izgleda konzistentnije. Na primjer, određena kompanija je koristila pjeskarenje kako bi podesila hrapavost površine 3D-štampanih implantata od legure titanijuma na Ra1,6 μm, što je pomoglo ćelijama kostiju da se zalijepe za njih.
Kompenzacija deformacija vođena simulacijom
Možete koristiti softver kao što je VoxelDance Engineering da simulirate cijeli proces štampanja, pogodite kako će se stvari promijeniti i napraviti modele za kompenzaciju. Konkretna kompanija je, na primjer, smanjila deformaciju dijelova nakon podešavanja simulacije sa 0,5 mm na 0,05 mm za mlaznice goriva avionskih motora i ujednačila zazor montaže za 80%.
4. Planirajte sastavljanje stvari: redovno pazite da je sve ispravno
Platforma za sastavljanje stvari koja je vrlo kruta
Korištenje visoke-osnove krutosti, preciznog sistema prijenosa i vođenja, te integriranog dizajna za smanjenje efekta deformacije opreme na koaksijalnost sklopa. Na primjer, u proizvodnoj liniji za humanoidne robotske motore, dizajn prilagođavanja okoliša (kao što je održavanje konzistentne temperature) koristi se kako bi se smanjio broj sistemskih grešaka.
Sklop za vizuelno pozicioniranje i kontrolu sile
Dodajte sistem visoke{0}}preciznosti za pronalaženje položaja i smjera važnih dijelova kao što su stator i rotor, i nadoknadite sve greške napravljene tokom montaže. Istovremeno, integrisani senzori za kontrolu sile su postavljeni na kraju kako bi pratili promene sile i obrtnog momenta u realnom vremenu u nekoliko smerova, čineći "fleksibilno umetanje" mogućim. Na primjer, jedna kompanija koristi tehnologiju kontrole sile kako bi spriječila promjenu sklopa motora i sile pritiska za više od ± 5N, što sprečava lomljenje ležajeva.
Povratne informacije u zatvorenoj petlji i sposobnost praćenja podataka
Prikupljanje podataka o pritisku, pomaku, obrtnom momentu i drugim faktorima u realnom vremenu tokom procesa montaže i njihovo poređenje sa unapred određenim procesnim prozorom. Sistem će automatski podići alarm ili poduzeti mjere ako nešto krene naopako. Na primjer, jedna kompanija pravi zasebne zapise procesa montaže za svaki humanoidni robot robot, obezbjeđuje statističku kontrolu procesa (SPC) i sljedivost kvaliteta i čini konzistentnost serije boljom od 99,9%.
5. Industrijski slučajevi i trendovi kojima se treba radovati
Oblast vazduhoplovstva
GE Aviation koristi SLM tehnologiju za štampanje mlaznica goriva za LEAP motore. Ovo kombinuje 20 komada u jedan, što ga čini 25% lakšim i traje 5 puta duže. Zahvaljujući kombinovanoj kontroli optimizacije parametara štampanja i CNC precizne obrade, njegova tačnost montaže je ± 0,01 mm.
Oblast medicinskih implantata
Johnson&Johnson DePuy Synthes koristi 3D štampane acetabularne čaše od legure titanijuma kako bi održala površinu glatkom ispod Ra0,8 μm pomoću elektrolitičkog poliranja. Ovo, zajedno sa poroznim strukturnim dizajnom, ubrzava razvoj kosti za 40%.