Prije nego počnemo razgovarati o oslobađanju od stresa, hajde da prvo shvatimo šta je rezidualni stres.
Šta je rezidualni stres?
Preostalo naprezanje je napon koji postoji u objektu za održavanje ravnoteže kada na njega ne djeluje vanjski faktor. Tokom procesa proizvodnje, na dijelove će utjecati različiti faktori kao što su procesi. Kada ovi faktori nestanu, ako se gorepomenuti efekti i efekti na komponente ne mogu potpuno eliminisati, i dalje ostaju neki efekti i uticaji na komponente. Efekat i uticaj ovog ostatka je rezidualni napon.
Iz perspektive energetskog rada, kada vanjska sila izazove plastičnu deformaciju predmeta, ona će uzrokovati unutrašnju deformaciju objekta, akumulirajući tako dio energije; kada se vanjska sila eliminira, energija s neravnomjernom raspodjelom unutrašnjeg naprezanja će se osloboditi. Ako je lomljivost predmeta niska, tada će se predmet polako deformirati, a ako je lomljivost velika, nastat će pukotine.
Preostalo naprezanje je vrlo često u mehaničkoj proizvodnji, a zaostalo naprezanje se često stvara u različitim procesima. U suštini, međutim, mehanizmi koji stvaraju rezidualni stres mogu se grupisati u tri kategorije:
Prva kategorija je neujednačena plastična deformacija;
Druga kategorija, neravnomjerne promjene temperature;
Treća kategorija su nehomogene strukturne promjene (fazni prijelazi).
Opasnosti od rezidualnog stresa
Iz klasifikacije zaostalih naprezanja može se vidjeti da će zaostalo naprezanje uzrokovati polaganu deformaciju objekta, što će rezultirati promjenom veličine objekta, što rezultira nekvalifikovanom veličinom obrađenih dijelova. Istovremeno, ima vrlo važan utjecaj na njegovu zamornu čvrstoću, otpornost na koroziju pod naponom, stabilnost dimenzija i vijek trajanja.
Kako eliminirati zaostalo naprezanje je važan izazov u proizvodnji aditiva
Preostalo naprezanje je također jedan od najvažnijih izazova za aditivnu proizvodnju, a u nekim slučajevima zaostalo naprezanje može utjecati na tiskani dio toliko da savija cijelu platformu za izgradnju, odvaja dio od platforme za izgradnju ili napukne sam dio. Ovo je jedan od razloga zašto aditivno proizvedeni dijelovi često zahtijevaju dodavanje potpornih struktura. Tek nakon što se ova zaostala naprezanja i koncentracije naprezanja ublaže toplinskom obradom, dio se može ukloniti sa platforme za formiranje.
Trenutno, tradicionalne metode eliminacije proizvodnje uključuju četiri metode: toplinsku obradu, statično prešanje, starenje vibracijama i mehaničku obradu. Zbog tehničkih karakteristika aditivne proizvodnje koja se može oblikovati bez kalupa, moguće je razmotriti optimizaciju topologije kako bi se prevladala zaostala naprezanja prilikom projektovanja samog dijela. Na primjer, smanjenje površina neujednačene debljine i izbjegavanje velikih promjena poprečnog presjeka što je više moguće; ili projektovanje platforme za formiranje predgrevanja i komore za formiranje grejanja na opremi za 3D štampanje može efikasno smanjiti uticaj preostalog naprezanja. Međutim, u ovoj fazi, kako poboljšati distribuciju zaostalog naprezanja i dalje ovisi o iskustvu projektanta, tako da se dio zaostalog naprezanja ne može izbjeći.
Preostalo naprezanje je napon koji ostaje u čvrstom materijalu nakon što su uklonjeni svi faktori koji unose napon. Isti mehanizmi koji mogu stvoriti zaostalo naprezanje u tradicionalnoj mehaničkoj proizvodnji primjenjuju se i na aditivnu proizvodnju. U projektovanim i štampanim strukturnim delovima, neočekivano ili nekontrolisano zaostalo naprezanje može dovesti do preranog kvara dela. Posebno je važno efikasno savladati zaostalo naprezanje u proizvodnji dijelova.
Softver za ublažavanje stresa u 3D štampanju
Domaći softver za rezanje UPrise3D, koji je samostalno razvio, razvio je funkciju oslobađanja od stresa. Uključivanjem ove funkcije, metoda i putanja štampanja se automatski planiraju u skladu sa različitim strukturama modela dela za ublažavanje naprezanja kako bi se minimiziralo akumuliranje zaostalog naprezanja. U procesu štampanja može se realizovati kontrola deformacije modela u koraku sinterovanja.
Slijedi objašnjenje kućišta za ispis sa i bez funkcije za ublažavanje naprezanja koja je omogućena ispisom:
Iz konstruktivnih dijelova vidljivo je da nakon uključivanja funkcije ublažavanja naprezanja u osnovi nema odstupanja u kutu nakon sinteriranja. Za konstrukcijske dijelove bez funkcije rasterećenja naprezanja očigledna deformacija se može vidjeti intuitivno, a odstupanje kuta je relativno veliko.
Kod nekih modela sa tankim zidovima može doći do deformacije nakon sinterovanja zbog akumulacije naprezanja u smjeru tiska. Iz poređenja sljedeće dvije grupe uzoraka tankih stijenki može se vidjeti da nakon uključivanja funkcije za ublažavanje naprezanja, sinterirani proizvod je očito
Oslobađanje od stresa je veoma važno u 3D štampi, ovaj faktor ćemo uzeti u obzir u štampi, tako da su delovi koje štampamo 99 posto stabilni, te se ne mogu lako deformisati, uvrnuti itd.