Su kokiais sunkumais dažniausiai susiduriama vėliau{0}}apdorojant metalinį 3D spausdinimą?

1. Paviršiaus šiurkštumo kontrolė: perėjimas nuo „tuščio“ prie „gatavo gaminio“
Kadangi metalinis 3D spausdinimas kaupia daiktus sluoksniais, paviršius turi laiptuotą tekstūrą, kurios šiurkštumas (Ra vertė) paprastai yra nuo 6 iki 12 μm. Tai iš esmės šiurkštesnis už tradicinį apdirbimą, kurio šiurkštumo vertė yra nuo 0,8 iki 1,6 μm. Pavyzdžiui, orlaivio variklių menčių aušinimo kanalo vidinės sienelės šiurkštumas turi būti mažesnis nei 3 μm, kitaip tai labai sumažins šilumos perdavimo efektyvumą.
Technologijų problemos:
Likusi atraminė struktūra: atraminė konstrukcija, kuri naudojama spausdinant, kad daiktai nepasikeistų formos, po nuėmimo ant paviršiaus gali palikti duobių ar nelygumų.
Miltelių sukibimas: kai miltelių dalelės visiškai neištirpsta, jos prilimpa prie paviršiaus, o tai vadinama „sferoidizacija“.
Tarpsluoksnių sujungimo pėdsakai: Vietose, kur susikerta lazerinio skenavimo keliai, gali susidaryti nedideli iškilimai.
Atsakymas:
Cheminis poliravimas: naudojant rūgštinius arba šarminius tirpalus, kad selektyviai ištirpintumėte paviršinį sluoksnį, jis gali būti lygesnis nei 1 μm, tačiau turite būti labai atsargūs, kiek laiko paliksite tirpale, kad išvengtumėte per didelės korozijos.
Apdorojimas smėliasrove: vienodas matinis paviršius sukuriamas palietus paviršių dideliu{0}}greičiu smėlio srautu. Tai tinka sudėtingam vidinių ertmių dizainui, tačiau taip pat gali atsirasti naujų paviršiaus defektų.
Elektrolitinis poliravimas: Šis metodas naudoja elektrocheminius principus paviršiui išlyginti mikroskopiniu lygmeniu. Tai gali suteikti veidrodžio efektą (Ra<0.1 μ m), but the equipment is expensive.
2. Vidinių defektų taisymas: raktas į tai, kad viskas būtų tankesnė ir geresnė.
Metalinių 3D spausdintų dalių vidinės pusės poringumas paprastai yra nuo 0,1% iki 5%. Dėl šių smulkių defektų gali susidaryti įtrūkimai, o tai labai sutrumpina dalių nuovargio tarnavimo laiką. Pavyzdžiui, titano lydinio implantai, kurių poringumas didesnis nei 0,5 %, gali nesusijungti su kaulu.
Technologijų problemos:
Poros: jei lazerio intensyvumas per mažas arba milteliuose per daug deguonies, išsilydęs baseinas gali suirti.
Nepakankamas suliejimas: silpnas sukibimas tarp sluoksnių, dėl kurio susidaro mikrosluoksniavimas.
Įtrūkimas: karštas arba šaltas įtrūkimas, atsirandantis, kai susidaro liekamasis įtempis.
Atsakymas:
Karštas izostatinis presavimas (HIP): medžiaga veikiama dideliu slėgiu (100–200 MPa) ir šiluma (900–1200 laipsnių). Dėl to jis keičia formą, uždaro vidines poras ir padidina tankį iki 99,9%. Pavyzdžiui, HIP apdorojimas tris kartus padidino „GE Aviation“ gaminamų LEAP variklių kuro purkštukų nuovargio trukmę.
Vietinis įsiskverbimas: vakuuminio impregnavimo metodas užpildo svarbias metalinių -kompozicinių medžiagų vietas, todėl tinka tvirtinti plonasienes konstrukcijas.
Perlydymas lazeriu: atliekant antrąjį nuskaitymą vietose, kuriose yra paviršiaus arba vidinių defektų, galima pagerinti grūdėtumą, tačiau taip pat gali atsirasti naujų šiluminių įtempių.
3. Liekamojo streso valdymas: Deformacijos valdymo sistemų inžinerija
Kai metalas spausdinamas 3D, šiluminis įtempis dėl greito įkaitimo ir aušinimo gali siekti 50–80 % medžiagos takumo ribos. Dėl to dalys gali deformuotis, sulūžti arba pakeisti formą. Didelėse karkasinėse konstrukcijose liekamasis įtempis gali sukelti kelių milimetrų deformaciją, kuri gerokai viršija leistiną.
Technologijų problemos:
Netolygus įtempių pasiskirstymas: sudėtingos geometrinės formos sukelia didelius temperatūros gradientų pokyčius.
Pagrindo suvaržymo efektas: toje vietoje, kur komponentas susilieja su pagrindu, susidaro įtempimas, dėl kurio gali lengvai nusiskirstyti tarpsluoksniai.
Daugia{0}}medžiagų spausdinimo iššūkis: dėl to, kad įvairios medžiagos plečiasi skirtingu greičiu, įtampa didėja greičiau.
Atsakymas:
Prieš spausdindami, pašildykite pagrindą iki 200–500 laipsnių Celsijaus, kad sumažintumėte temperatūros skirtumą. Pavyzdžiui, Yunyao Shenwei Precision serijos mašinos turi 500 laipsnių pagrindo pakaitinimo funkciją, kuri sumažina atspausdintų dalių, pagamintų iš titano lydinio, įtrūkimų tikimybę.
Nuskaitymo strategijos optimizavimas: naudokite „salų nuskaitymą“ arba „šachmatų lentos nuskaitymą“, kad paskirstytumėte šilumos įvedimą ir vienoje vietoje neįkaistų.
Atkaitinimas nuo streso: po spausdinimo izoliacija apdorojama 600–700 laipsnių kampu, kad būtų pašalinta daugiau nei 80 % vis dar esančio įtempio.
4. Matmenų tikslumo garantija: žingsnis į priekį nuo „apytikrio formavimo“ iki „tinklo formavimo“
Metalo 3D spausdinimo tikslumas paprastai yra ± 0,1 mm, tačiau detales, kurios turi būti labai tikslios, pavyzdžiui, laikrodžio krumpliaračius, reikia toliau apdirbti. Tačiau labai sunku dirbti su sudėtingomis vidinių ertmių struktūromis, tokiomis grotelių struktūromis, o standartinis frezavimas arba elektros išlydžio apdirbimas (EDM) gali pakenkti vidinei struktūrai.
Technologijų problemos:
Susitraukimo deformacija: Atvėsus metalui, jo tūris susitraukia, todėl keičiasi matmenys.
Atraminių konstrukcijų trikdžiai: dėl likusios atramos sunkiau rasti apdirbimo atskaitos plokštumą.
Plonos{0}}sienos struktūros nėra pakankamai standžios, todėl apdorojimo vibracijos gali lengvai sulaužyti įrankius.
Atsakymas:
Kompensacijos projektavimas: CAD modelyje iš anksto nustatykite susitraukimo dydį (paprastai nuo 0,2 % iki 0,5 %) ir patikrinkite pataisymą atspausdindami kelis kartus.
Penkių-ašių sujungimo apdirbimas: DMG MORI LASERTEC 65 3D įranga yra kelių-ašių CNC staklių, galinčių vienu metu spausdinti ir frezuoti, pavyzdys.
Elektrocheminis apdirbimas (ECM) – tai medžiagų pašalinimo būdas, nereikalaujant mechaninės pjovimo jėgos. Tinka tiksliai apdirbti plonasienes konstrukcijas.
5. Suderinamumas su keliomis medžiagomis: funkciškai surūšiuotų medžiagų problema
Metalo 3D spausdinimas lėtai juda kelių medžiagų kompozito kryptimi, kad atitiktų lengvumo, atsparumo korozijai ir laidumo poreikius. Tačiau tai, kad skirtingos medžiagos turi skirtingą lydymosi tašką ir šiluminio plėtimosi koeficientus, reiškia, kad jungties stiprumas tarp jų nėra pakankamai stiprus, o tai gali greitai sukelti delaminaciją arba įtrūkimus.
Technologijų problemos:
Kryžminis-miltelių užteršimas: miltelių likučiai skyriuose, skirtuose spausdinti su keliomis medžiagomis, pablogina medžiagų grynumą.
Proceso parametrų konfliktas: skirtingos medžiagos turi būti suderintos su skirtinga lazerio galia, nuskaitymo greičiu ir kitais parametrais.
Sąsajos našumas blogėja: susiliejant skirtingoms medžiagoms greitai atsiranda trapios fazės.
Atsakymas:
Modulinė miltelių tiekimo sistema: Pavyzdžiui, Yunyao Shenwei RESEARCH serijos įranga turi nepriklausomus miltelių tiekimo bakus, leidžiančius keistis skirtingais medžiagos sluoksniais.
Išankstinis sąsajos apdorojimas: naudokite lazerinį valymą arba plazminį purškimą, kad sąsaja geriau priliptų.
Skaitmeninio modeliavimo optimizavimas: naudokite ANSYS arba COMSOL programinę įrangą, kad modeliuotumėte, kaip skirtingų medžiagų šiluminės ir mechaninės savybės sąveikauja spausdinimo proceso metu. Tai padės nustatyti tinkamus parametrus.
6. Tinkamo sąnaudų ir efektyvumo pusiausvyros radimas: didžiausia didelės apimties-gamybos problema
Metalinis 3D spausdinimas kainuoja 30–70 % visos gaminio kainos, o apdorojimo laikas yra ilgas (paprastai 2–5 kartus didesnis už spausdinimo laiką), todėl jį sunku naudoti masinėje gamyboje. Pavyzdžiui, tradicinė automobilio variklio cilindrų bloko liejimo procedūra kainuoja maždaug 500 juanių už vienetą. Kita vertus, 3D spausdinimo ir tolesnio apdorojimo{9}}kaina gali siekti daugiau nei 3000 juanių.
Technologijų problemos:
Didelės įrangos sąnaudos: aukščiausios klasės-penkių-ašių apdirbimo centrai kainuoja daugiau nei 5 mln. juanių, o HIP įranga gali kainuoti iki 20 mln.
Proceso grandinės ilgis: eilės tvarka turite atlikti kelis veiksmus, pvz., pašildyti, nupjauti vielą, nuimti atramą, poliruoti ir dar kartą poliruoti.
Žemas automatizavimo lygis: sudėtingų dalių apdorojimui vis dar reikia{0}}rankinio darbo, todėl jis tampa mažiau efektyvus.
Atsakymas:
Protingas gamybos linijų integravimas: 3D spausdintuvams, terminio apdorojimo krosnims ir apdirbimo centrams prijungti naudokite AGV vežimėlius, kad visas procesas vyktų automatiškai. Pavyzdžiui, Platinum Technology BLT-S800 įranga siūlo įmontuotas-interneto aptikimo ir prisitaikančio apdorojimo galimybes.
Papildoma gamyba: norėdami sumažinti etapų skaičių po spausdinimo, sinchronizuokite dalinį apdirbimą spausdinimo proceso metu. „Mazak“ INTEGREX i-400AM staklės gali perjungti lazerinį dengimą ir frezavimą.
Skaitmeninis proceso planavimas: naudokite Siemens NX arba Magics programinę įrangą, kad rastumėte geriausią apdirbimo kelią ir sumažintumėte prastovos laiką.