Kaip pasiekti didelio{0}}surinkimo tikslumą po metalo 3D spausdinimo?

1. Dizaino optimizavimas: sustabdykite surinkimo klaidas, kol jos neįvyks.
Dinaminis kompensavimas ir tolerancijos paskirstymas
Atsižvelgiant į spausdinimo proceso charakteristikas (pavyzdžiui, SLM tikslumas ± 0,05 mm ir EBM ± 0,1 mm), palikite vietos surinkimo leistiniesiems nuokrypiams 3D modelio etape. Pavyzdžiui, paviršius, kuriame susikerta turbinos mentės ir orlaivio variklio diskas, turi būti ne didesnis kaip ± 0,02 mm. „Horizontalaus plėtimosi“ funkcija gali būti naudojama medžiagos susitraukimui spausdinant kompensuoti (pavyzdžiui, titano lydinio susitraukimo greitis yra apie 0,8 %). „VoxelDance Engineering“ modeliavimo programinė įranga padėjo Guangzhou Ruitong Additive Manufacturing Company pagerinti dantų implantų deformacijos kompensaciją. Dėl to padėties nustatymo žiedo deformacija sumažėjo nuo 0,3 mm iki 0,1 mm, o tai išsprendė surinkimo tikslumo problemą.
Standartizuotos sąsajos ir modulinis dizainas
Naudojant įprastus sujungimo būdus, pvz., USB sąsajos jungtis ir Lego{0}}stiliaus ir srieginės konstrukcijos, kad būtų lengviau surinkti. Pavyzdžiui, OpenRC F1 lenktyninis modelis turi standartizuotas sąsajas, kurios leidžia vartotojams lengvai pakeisti tokias dalis kaip padangos ir uodegos pelekai. Sudėtingoms konstrukcijoms jas galima suskaidyti į mažesnes, atskiras dalis (pvz., robotų rankų jungtis, jungtis ir apvalkalus), kurias galima atspausdinti ir sujungti atskirai. Taip vėliau lengviau pataisyti ir atnaujinti.
Palaikykite optimizavimą ir spausdinimo{0}}veidą į apačią sujungimą
Paviršių, kurį reikia sujungti, naudokite kaip spausdinimo pagrindą ir naudokite pirmojo sluoksnio lygumą, kad sujungimas būtų tikslesnis. Pavyzdžiui, spausdinant du pusiau{1}}apvalius modelius, nukreipus žemyn, sluoksniavimas gali mažiau paveikti susiuvimą. Sumažinus kontaktinį plotą grotelėmis arba kūgine atrama, vėliau jį lengviau pašalinti. Pavyzdžiui, gaminiams, pagamintiems iš 316 l nerūdijančio plieno, naudojama šachmatų lentos skenavimo technika ir kontūro poslinkio nuskaitymas, kad paviršius būtų mažiau grubus – nuo ​​Ra12 μm iki Ra3,2 μm.
2. Proceso valdymas: tikslus spausdinimo nustatymų valdymas
Energijos tankio optimizavimas
Galite reguliuoti išlydyto baseino formą keisdami lazerio galią, skenavimo greitį ir sluoksnio storį. Tai gali padėti išvengti tokių problemų kaip sferoidizacija ir nepilnas susiliejimas. Pavyzdžiui, titano lydinio Ti6Al4V energijos tankis turi būti nuo 60 iki 120 J/mm³. Jei galia per maža arba greitis per didelis, tarpsluoksnių sukibimo jėga gali būti nepakankamai stipri. Jei energijos tankis yra per didelis, tai gali sukelti šiluminio įtempimo įtrūkimus.
Palaikykite švarų orą ir tinkamą temperatūrą
Kad metalas nesioksiduotų, kiekviename žingsnyje įpilama didelio{0}}grynumo argono arba azoto dujų (kurių deguonies lygis mažesnis nei 0,1 %). Pavyzdžiui, pagrindo pašildymas iki 150–200 laipsnių prieš spausdinant AlSi10Mg aliuminio lydinį padeda sumažinti šiluminį įtampą ir sustabdyti deformaciją. Be to, naudojant kelių pluoštų bendradarbiavimo skenavimo technologiją galima tolygiai paskirstyti įvestą šilumą ir sumažinti liekamąjį įtempį.
Stebėjimas internete ir atsiliepimų teikimas uždaru ciklu
Naudojami infraraudonųjų spindulių termometrai, lydalo baseino kameros ir kiti jutikliai, kad spausdinant realiuoju laiku būtų galima stebėti temperatūros lauką ir lydalo baseino formą. Pavyzdžiui, viena įmonė naudoja dirbtinio intelekto algoritmus, kad peržiūrėtų lydalo baseino pločio pokyčius, automatiškai keičia lazerio galią ir sumažina poringumą nuo 0,5% iki mažiau nei 0,1%, o tai labai padidina medžiagos tankį.
3. Po-apdorojimo technologija: pagerina paviršiaus kokybę ir išlaiko formą.
Terminis apdorojimas pašalina įtempį medžiagos viduje.
Atkaitinimas, kaip ir titano lydinio kaitinimas argone 800 laipsnių dvi valandas, gali atsikratyti spausdinimo metu susikaupusio likutinės įtampos ir sustabdyti iškraipymus surinkimo metu. Grūdinimas ir grūdinimas gali būti naudojami, kad didelio stiprumo{2}} dalys būtų kietesnės ir kietesnės. Nikelio{4}}pagrindo aukštos temperatūros lydinio dalys, apdorotos karštuoju izostatiniu presavimu (HIP), yra pavyzdys. Jų tankis yra beveik 100%, o atsparumas nuovargiui padidėjo daugiau nei 30%.
Tikslus apdirbimas ir paviršiaus apdorojimas mašinomis
CNC apdirbimas: funkciniams paviršiams, pvz., guolių sujungimo paviršiams, palikite 0,1–0,3 mm tarpą. Naudokite penkių -ašių jungties CNC stakles, kad pasiektumėte tikslius 0,02 mm lygumo ir Ra3,2 šiurkštumo reikalavimus.
Elektrolitinis poliravimas yra procesas, kurio metu naudojami elektrocheminiai principai, siekiant pašalinti nedidelius nelygumus ant aliuminio lydinio dalių paviršiaus. Tai sumažina paviršiaus šiurkštumą nuo Ra6 μm ​​iki Ra0,2 μm ir sukuria pasyvavimo sluoksnį, dėl kurio dalys tampa atsparesnės korozijai.
Naudojant Al ₂ O3 arba stiklo karoliukus dideliu greičiu pataikyti į paviršių, smėliasrove pašalinami miltelių likučiai ir paviršius atrodo nuoseklesnis. Pavyzdžiui, tam tikra įmonė naudojo smėliavimą, kad sureguliuotų 3D-spausdintų titano lydinio implantų paviršiaus šiurkštumą iki Ra1,6 μm, o tai padėjo kaulų ląstelėms prie jų prilipti.
Deformacijos kompensavimas, pagrįstas modeliavimu
Galite naudoti programinę įrangą, pvz., VoxelDance Engineering, kad imituotumėte visą spausdinimo procesą, atspėtų, kaip viskas pasikeis, ir sukurtumėte modelius už kompensaciją. Pavyzdžiui, konkreti įmonė aviacinių variklių degalų purkštukams po imitacinio reguliavimo sumažino detalių deformaciją nuo 0,5 mm iki 0,05 mm, o surinkimo tarpą išlygino 80%.
4. Suplanuokite daiktus: reguliariai įsitikinkite, kad viskas yra teisinga
Labai standi platforma daiktams surinkti
Naudojant didelio{0}}standumo pagrindą, tikslią perdavimo ir nukreipimo sistemą bei integruotą dizainą, siekiant sumažinti įrangos deformacijos poveikį mazgo koaksialumui. Pavyzdžiui, humanoidinių robotų variklių surinkimo linijoje, siekiant sumažinti sistemos klaidų skaičių, naudojamas aplinkos pritaikymas (toks, kad temperatūra būtų pastovi).
Agregatas vizualiniam padėties nustatymui ir jėgos valdymui
Pridėkite didelio-tikslaus matymo sistemą, kad nustatytumėte svarbių dalių, pvz., statoriaus ir rotoriaus, padėtį ir kryptį bei ištaisytumėte surinkimo metu padarytas klaidas. Tuo pačiu metu gale yra sumontuoti integruoti jėgos valdymo jutikliai, kad būtų galima stebėti jėgos ir sukimo momento pokyčius realiu laiku keliomis kryptimis, todėl įmanoma „lankstus įterpimas“. Pavyzdžiui, viena įmonė naudoja jėgos valdymo technologiją, kad variklio mazgas ir spaudimo jėga nepasikeistų daugiau nei ± 5 N, o tai apsaugo guolius nuo sulūžimo.
Uždarojo ciklo grįžtamasis ryšys ir galimybė sekti duomenis
Duomenų apie slėgį, poslinkį, sukimo momentą ir kitus veiksnius rinkimas realiu laiku surinkimo proceso metu ir jų palyginimas su iš anksto nustatytu proceso langu. Sistema automatiškai sukels aliarmą arba imsis veiksmų, jei kas nors negerai. Pavyzdžiui, viena įmonė sudaro atskirus kiekvieno humanoidinio roboto variklio surinkimo proceso įrašus, užtikrina statistinį proceso valdymą (SPC) ir kokybės atsekamumą, o partijos nuoseklumas yra geresnis nei 99,9%.
5. Pramonės atvejai ir tendencijos, kurių reikia laukti
Aviacijos ir kosmoso sritis
„GE Aviation“ naudoja SLM technologiją, kad spausdintų degalų purkštukus LEAP varikliams. Tai sujungia 20 dalių į vieną, todėl jis 25% lengvesnis ir tarnauja 5 kartus ilgiau. Dėl kombinuoto spausdinimo parametrų optimizavimo ir tikslaus CNC apdirbimo valdymo jo surinkimo tikslumas yra ± 0,01 mm.
Medicininių implantų sritis
„Johnson&Johnson DePuy Synthes“ naudoja 3D spausdintus titano lydinio acetabulinius puodelius, kad paviršius būtų lygus žemiau Ra0,8 μm, naudojant elektrolitinį poliravimą. Tai kartu su porėtu struktūriniu dizainu pagreitina kaulų vystymąsi 40%.