Kaip išvengti metalinių 3D spausdintų detalių apdirbimo deformacijos?

一, projektavimo etapas: topologijos optimizavimas naudojant įtempių modeliavimą
1. Įtempių pasiskirstymo modeliavimas ir konstrukcijos atstatymas
Bendrovė, gaminanti turbinų mentes aviacijos ir kosmoso pramonei, naudojo „Simufact Additive“ programinę įrangą terminio mechaninio sujungimo modeliavimui. Jie pastebėjo, kad tipiškos konstrukcijos rodo įtempių koncentraciją ašmenų šaknų pereinamojoje zonoje. Pakeitus stačiojo kampo perėjimą į suapvalintą kampinį perėjimą su 5 mm spinduliu ir įtempių nepakeliančią sritį užpildžius grotelių struktūra, įtempių smailė sumažėjo nuo 420 MPa iki 280 MPa, o spausdinimo deformacija – 62%. Šis scenarijus rodo, kad topologijos optimizavimas, pagrįstas modeliavimu, gali iš anksto aptikti didelių{7}}įtempių vietų ir pakeitus struktūrą tolygiai paskirstyti įtempius.
2. Sumanus konstrukcijų, kurios palaiko, projektavimas
Tradiciniame atramos projekte naudojamos empirinės formulės, dėl kurių vienoje vietoje gali lengvai kauptis šiluma. „Manga Technology“ programinė įranga „VoxelDance Engineering“ naudoja nuskaitymo deformacijos kompensavimo technologiją, kad automatiškai sukurtų pagalbines konstrukcijas, atitinkančias dalių formas. Šis metodas pagerina atramos paskirstymo tankį spausdinant dirbtines sąnarių rankenas medicinos prietaisų įmonėje. Jis sumažina paviršiaus pažeidimo gylį, atsirandantį pašalinus atramą po sukepinimo, nuo 0,3 mm iki 0,05 mm ir sumažina reikalingą atraminės medžiagos kiekį 30%.
3. Išankstinės deformacijos kompensavimo modelio kūrimas-
Aviacijos hidraulinių vožtuvų korpusams, kurių tikslumas turi būti ± 0,02 mm, „Platinum Technology Company“ taiko uždaros-ciklos procesą, vadinamą „spausdinimo nuskaitymo kompensavimu“. Šiame procese originalus modelis atspausdinamas su 316L nerūdijančiu plienu, o ATOS Triple Scan 3D skaitytuvas gauna faktinius deformacijos duomenis. Tada šie duomenys naudojami „Magics“ programinėje įrangoje sukurti atvirkštinį išankstinį{6}}deformacijos modelį. Po dviejų korekcijos raundų esminis dalių matmenų nuokrypis sumažėjo nuo ± 0,15 mm iki ± 0,03 mm, ko reikia aviacijos standartams.
2, Proceso etapas: bendras kelių parametrų valdymas
1. Lazerio nustatymų keitimas skrendant
Huashu High Tech FS200M įranga dinamiškai keitė lazerio galią ir skenavimo greitį, spausdindama tam tikro variklio degimo kamerą, realiuoju laiku stebėdama išlydyto baseino temperatūros lauką. 3 mm sienelės storio srityje buvo naudojamas parametras 800W/1200mm/s, o 0,8mm sienelės storio srityje – 600W/800mm/s parametras. Šis pertvaros parametro koregavimas sumažina šilumos įvedimą plonasienėse{9}}sienose 40 %, o liekamąjį įtempimą – 55 %. Tai taip pat išsprendžia sukepinimo deformacijos problemą 0,5 mm konsolės konstrukcijoje.
2. Pudros klojimo tvarkos tobulinimas
EOS M 400-4 įranga naudoja prisitaikančią miltelių paskleidimo technologiją, kad pašalintų miltelių sluoksnio storio poveikį deformacijai. Jis palaiko 40 μm sluoksnio storį atramos srityje ir dinamiškai keičia iki 25 μm laisvos formos paviršiaus plote. Bandymo duomenys rodo, kad šis metodas sumažina plonasienių dalių tarpsluoksnių išlyginimą nuo 0,12 mm iki 0,03 mm ir padidina paviršiaus šiurkštumo Ra vertę nuo 12,5 μm iki 6,3 μm.
3. Atmosferos valdymas inertinėmis dujomis
Platinum BLT{0}}S800 įrenginys palaiko labai žemą oro ir drėgmės lygį (mažiau nei 10 % santykinio drėgnumo ir 50 ppm), spausdindamas titano lydinio ortopedinius implantus. Tai atliekama naudojant uždaro{5}ciklo valdymo sistemą. Eksperimentai, kuriuose lyginamos skirtingos aplinkos, parodė, kad tai gali sumažinti miltelių oksidacijos greitį nuo 0,8% iki 0,15%. Taip išsprendžiama oksidinių plėvelių problema, dėl kurios sluoksniai sunkiai susijungia, o dalys tampa 18 % tvirtesnės.
3, Po{1}}apdorojimo stadijoje defektai ištaisomi ir našumas pagerinamas.
1. Karštojo izostatinio presavimo (HIP) tankinimo apdorojimas
Tam tikra aviacijos variklių įmonė naudojo QIH-15 l karšto izostatinio presavimo įrangą, skirtą dirbti su Inconel 718 aukštos temperatūros lydinio dalimis. 4 valandas laikant dalis 1200 laipsnių /150 MPa temperatūroje jos tapo tankesnės (nuo 99,2% iki 99,98%) ir mažiau porėtos (nuo 0,3% iki 0,002%). Apdorojamų dalių nuovargio tarnavimo laikas yra tris kartus ilgesnis, o mikroįtrūkimų, susidariusių sukepinimo proceso metu, visiškai nebelieka.
2. Gradiento terminio apdorojimo procesas
316 l nerūdijančio plieno hidraulinių vožtuvų korpusams atlikite trijų -pakopų terminio apdorojimo procesą: įtempių mažinimo atkaitinimas 550 laipsnių temperatūroje 2 valandas, tirpalo apdorojimas 1050 laipsnių temperatūroje 1 valandą ir sendinimo apdorojimas 480 laipsnių temperatūroje 4 valandas. Ši procedūra apsunkina dalis, nuo 180 HV iki 280 HV, ir sumažina liekamąjį įtempį nuo 320 MPa iki 80 MPa. Tai išsprendžia matmenų atšokimo po apdirbimo problemą.
3. Išmaniosios paramos pašalinimo technologija
DMG MORI LASERTEC 65 3D įrangoje atramos nuėmimui naudojamas penkių ašių jungties apdirbimo centras: pjovimo jėga stebima realiu laiku per Force Control sistemą, o pastūma reguliuojama automatiškai. Bandymai parodė, kad naudojant šią technologiją atramą nuimti 40 % lengviau, o paviršiaus pažeidimo gylis neviršija 0,02 mm, todėl aviacijos dalys turi išlikti nepažeistos.