Kako izbjeći mašinsku deformaciju metalnih 3D štampanih dijelova?

一, Faza projektovanja: Optimizacija topologije pomoću simulacije naprezanja
1. Simulacija raspodjele naprezanja i rekonstrukcija konstrukcije
Kompanija koja proizvodi lopatice turbina za avio-industriju koristila je softver Simufact Additive za pokretanje simulacije termičke mehaničke spojnice. Uočili su da tipični dizajni pokazuju koncentraciju naprezanja u prijelaznoj zoni korijena lopatice. Promjenom prijelaza pravog kuta u prijelaz zaobljenog ugla s radijusom od 5 mm i popunjavanjem područja koje ne podnosi naprezanje rešetkastom strukturom smanjen je vrh naprezanja sa 420MPa na 280MPa i deformacija tiska za 62%. Ovaj scenario pokazuje da optimizacija topologije zasnovana na simulaciji može pronaći velike-mjesta naprezanja prije vremena i učiniti distribuciju naprezanja čak i promjenom strukture.
2. Pametan dizajn konstrukcija koje izdržavaju
Empirijske formule se koriste u tradicionalnom dizajnu potpore, što može lako uzrokovati nakupljanje topline u jednom području. Softver VoxelDance Engineering kompanije Manga Technology koristi tehnologiju kompenzacije deformacije skeniranja za automatsko kreiranje potpornih struktura koje odgovaraju oblicima dijelova. Ova metoda poboljšava gustinu distribucije potpore dok se štampaju umjetne zglobne ručke u kompaniji za medicinske uređaje. Smanjuje dubinu površinskog oštećenja uzrokovanog uklanjanjem podloge nakon sinterovanja sa 0,3 mm na 0,05 mm i smanjuje količinu potrebnog potpornog materijala za 30%.
3. Izgradnja modela za kompenzaciju pre-deformacije
Za tijela hidrauličnih ventila u zrakoplovstvu koja moraju biti precizna do ± 0,02 mm, Platinum Technology Company koristi zatvoren-proces koji se naziva "kompenzacija skeniranja štampanja". U ovom procesu, originalni model se štampa sa 316L nerđajućim čelikom, a ATOS Triple Scan 3D skener dobija stvarne podatke o deformaciji. Ovi podaci se zatim koriste za izradu modela obrnutih pred-deformacija u softveru Magics. Nakon dva kruga korekcije, osnovna tolerancija dimenzija delova je pošla sa ± 0,15 mm na ± 0,03 mm, što je ono što je potrebno vazduhoplovnim standardima.
2, faza procesa: kolaborativna kontrola više parametara
1. Promjena postavki lasera u hodu
Oprema Huashu High Tech FS200M dinamički je mijenjala snagu lasera i brzinu skeniranja dok je ispisivala komoru za sagorijevanje određenog motora tako što je u realnom vremenu pratila temperaturno polje rastopljenog bazena. U području debljine zida od 3 mm korišten je parametar 800W/1200 mm/s, a u području debljine zida od 0,8 mm korišten je parametar 600W/800 mm/s. Ovo podešavanje parametara pregrade smanjuje unos topline u tanke{9}}presjeke za 40% i zaostalo naprezanje za 55%. Takođe popravlja problem deformacije sinterovanja u konzolnoj strukturi od 0,5 mm.
2. Unapređenje postupka polaganja pudera
Oprema EOS M 400-4 koristi tehnologiju adaptivnog posipanja praha kako bi se suočila s efektom debljine sloja praha na deformaciju. Zadržava debljinu sloja na 40 μm u području potpore i dinamički je mijenja na 25 μm u površini slobodnog oblika-. Podaci ispitivanja pokazuju da se ovim pristupom smanjuje neusklađenost međuslojnih dijelova tankih zidova sa 0,12 mm na 0,03 mm i podiže Ra vrijednost hrapavosti površine sa 12,5 μm na 6,3 μm.
3. Kontrola atmosfere putem inertnog plina
Platinum BLT-S800 uređaj održava nivoe vazduha i vlažnosti veoma niskim (manje od 10% relativne vlažnosti i 50 ppm) dok štampa ortopedske implantate od legure titanijuma. Ovo se radi pomoću zatvorenog-sistema upravljanja. Eksperimenti koji upoređuju različita okruženja pokazali su da ova može smanjiti stopu oksidacije praha sa 0,8% na 0,15%. Ovo rješava problem oksidnih filmova koji otežavaju spajanje slojeva i čini dijelove 18% jačima.
3,Faza naknadne-obrade je kada se poprave kvarovi i poboljšaju performanse.
1. Tretman zgušnjavanja vrućim izostatskim presovanjem (HIP).
Određena kompanija za avio-motore koristila je opremu za vruće izostatičko presovanje QIH-15L za rad na dijelovima od legure visoke temperature Inconel 718. Održavanje dijelova na 1200 stepeni/150MPa tokom 4 sata učinilo ih je gušćima (od 99,2% do 99,98%) i manje poroznima (od 0,3% do 0,002%). Zamorni vijek obrađenih dijelova je tri puta duži, a mikropukotine nastale tokom procesa sinteriranja potpuno su nestale.
2. Proces gradijentne termičke obrade
Za tijela hidrauličnih ventila od nehrđajućeg čelika 316L, napravite proces toplinske obrade u tri-koraka: žarenje za ublažavanje naprezanja na 550 stepeni tokom 2 sata, tretman rastvorom na 1050 stepeni tokom 1 sata i tretman starenjem na 480 stepeni tokom 4 sata. Ovaj postupak čini dijelove tvrđima, prelazeći sa 180HV na 280HV, i smanjuje zaostalo naprezanje, idući sa 320MPa na 80MPa. Ovo rješava problem dimenzionalnog odskoka nakon obrade.
3. Tehnologija za uklanjanje inteligentne podrške
Na opremi DMG MORI LASERTEC 65 3D, obradni centar sa pet osa se koristi za uklanjanje potpore: sila rezanja se prati u realnom vremenu kroz sistem kontrole sile, a brzina posmaka se automatski podešava. Testovi su pokazali da ova tehnologija olakšava uklanjanje potpore za 40% i zadržava dubinu površinskog oštećenja unutar 0,02 mm, što je ono što dijelovi zrakoplovstva trebaju da ostanu netaknuti.