Gaunate metalinių 3D spausdintų dalių partiją, paruoštą surinkti. Skylės yra šiek tiek kitoje vietoje, kritinis veidas turi išmatuojamą lanką, o keli matmenys yra kelios dešimtosios milimetro už leistinosios nuokrypos ribų. Dalys grįžta atgal, grafikas slysta, ir visi pradeda klausinėti, kas nutiko. Daugeliu atvejų atsakymas nėra kokybinis nelaimingas atsitikimas – tai natūralus metalo lydymosi ir kietėjimo sluoksnis po sluoksnio rezultatas. Metalo 3D spausdinimo susitraukimo kontrolė yra praktikų rinkinys, leidžiantis tuos pokyčius nuspėti ir atitikti specifikacijas. Šiame vadove paaiškinama, kodėl keičiasi dydis, kur jis įvyksta ir ką patyręs tiekėjas turėtų daryti prieš, per ir po kūrimo.
Kodėl metalinės 3D spausdintos dalys susitraukia?
Kai lazerio ar elektronų spindulys ištirpsta metalo milteliai, medžiaga plečiasi. Kiekvienam lydalo baseinui atvėstant ir kietėjant, jis susitraukia. Naujai sukietėjusį sluoksnį riboja šaltesnė medžiaga ir po ja esanti statybinė plokštė, todėl susidaro tempimo liekamieji įtempiai. Šie įtempiai kaupiasi per šimtus ar tūkstančius sluoksnių. Rezultatas yra bendras susitraukimas, vietinis iškraipymas arba abu.
Susitraukimas vs deformacija vs iškraipymas – koks skirtumas
Susitraukimaspaprastai reiškia tolygų arba beveik vienodą dydžio sumažėjimą, kai medžiaga susitraukia aušinant.
Kreipimasisapibūdina lenkimą arba susisukimą, dažnai labiausiai matomą kraštuose arba plonose dalyse.
Iškraipymasyra platesnis terminas, apimantis bet kokį nenumatytą formos ar padėties pasikeitimą, kurį sukelia liekamosios įtampos.
Lazerinio miltelių sluoksnio lydymosi likutinio įtempio tyrimai nuolat rodo didelius tempimo įtempius šalia viršutinio paviršiaus ir sąsajos su konstrukcijos plokšte, o viduje yra gniuždymo įtempiai. Šie įtempiai yra pagrindinis DMLS / SLM dalių iškraipymo veiksnys.
Kur iš tikrųjų pasikeičia dydis?
Dydžio keitimas neapsiriboja pačiu spausdinimo žingsniu. Tai pasirodo keliuose taškuose:
Statybos metu– Pasikartojantys terminiai ciklai sukuria liekamąjį įtempį, kuris jau gali pradėti kelti kraštus arba traukti matmenis.
Kai dalis nupjaunama nuo konstrukcijos plokštės– Pašalinus plokštelės suvaržymą, sukauptas stresas atsipalaiduoja, dažnai sukeliamas papildomas judėjimas.
Streso mažinimo ar kitokio terminio apdorojimo metu– Kontroliuojamas šildymas atpalaiduoja stresą, bet taip pat gali sukelti nedidelius, nuspėjamus matmenų poslinkius, jei neatsižvelgiama į ciklą.
Galutinio CNC apdirbimo metu– Medžiagos pašalinimas gali sumažinti likusį įtampą, jei ankstesni veiksmai buvo nebaigti.
Suvokus šiuos etapus, metalinių 3D spausdintų dalių matmenų tikslumas tampa daug lengviau valdomas. Tikslas yra ne pašalinti kiekvieną judesį, bet padaryti, kad grynasis pokytis būtų mažas ir pakartojamas.
6 būdai, kaip sumažinti susitraukimą prieš spausdinant ir spausdinant
Veiksminga, kaip sumažinti metalo 3D spausdinimo susitraukimą dar prieš lazerio sudegimą:
Taikyti susitraukimo kompensaciją (mastelio koeficientai)
Labiausiai paplitęs praktinis metodas yra šiek tiek padidinti CAD modelį X, Y, o kartais ir Z, kad aušinama dalis pasiektų vardinį dydį. Mastelio koeficientai priklauso nuo medžiagos ir mašinos ir yra patobulinti iš matavimo duomenų. Tai yra metalo 3D spausdinimo susitraukimo kompensavimo pagrindas.
Optimizuokite dalių orientaciją
Orientacija turi įtakos ir liekamojo streso pasiskirstymui, ir reikalingos paramos kiekiui. Kruopščiai orientuojant kritinius matmenis arba didelius plokščius paviršius sumažinama tų savybių deformacijos rizika.
Protingai suprojektuokite ir palaikote vietą
Atlaiko inkarą nuo iškraipymo ir šilumos laidumo. Nepakankamos arba prastai išdėstytos atramos leidžia judėti; perteklinis palaiko atliekas ir apsunkina pašalinimą.
Nustatykite nuskaitymo strategiją ir proceso parametrus
Salos arba sektoriaus nuskaitymas, pakoreguota lazerio galia, greitis ir tarpai tarp tarpų turi įtakos liekamojo įtempio dydžiui ir pasiskirstymui. Mažesnės nuskaitymo salos arba optimizuotos strategijos dažnai sumažina didžiausią įtampą.
Jei įmanoma, naudokite konstrukcinės plokštės pašildymą
Pakėlus pagrindo plokštės temperatūrą, sumažėja šiluminiai gradientai, taigi ir liekamasis įtempis.
Venkite staigių dizaino storio pokyčių
Didelės vientisos dalys šalia plonų sienų sukuria stačius šiluminius gradientus ir didesnę iškraipymo riziką. Padeda laipsniški perėjimai ir grotelės arba tuščiaviduriai elementai.
Šie žingsniai sudaro praktinio pagrindąmetalo 3D spausdinimo tolerancijos kontrolė.
Po spausdinimo: streso mažinimas ir apdaila, kuri išlaiko dalių specifikacijas
Kodėl streso mažinimo terminis apdorojimas atliekamas prieš išimant dalį
Atlikimasmetalo 3D spausdinimo įtempių mažinimo terminis apdorojimaskol dalis vis dar pritvirtinta prie konstrukcijos plokštės (arba iškart po kruopštaus atskyrimo), kontroliuojamomis sąlygomis atpalaiduoja liekamąjį įtempį. Iš pradžių nuėmus dalį ir po to termiškai apdorojant, dažnai galima nekontroliuojamai judėti. Tinkama seka yra įtempių mažinimas → kruopštus atskyrimas → bet koks tolesnis terminis apdorojimas arba HIP → svarbiausių savybių CNC apdaila.
CNC apdaila kritinėms skylėms ir susiliejantiems paviršiams
Net ir esant gerai kompensacijai ir įtempių mažinimui, tikslios skylės, sandarinimo paviršiai ir atskaitos taškai dažnai apdirbami CNC apdirbimo būdu. Paliekant reikiamas atsargas ir naudojant mažai įtemptą tvirtinimą, galutiniai matmenys išlaikomi tolerancijos ribose. Kai spausdinimas, terminis apdorojimas ir CNC tvarkomi vienoje proceso grandinėje, kaupiamąją klaidą lengviau valdyti, o atskaitomybė aiškesnė.
Tikras atvejis: funkcinių mechaninių dalių susitraukimo valdymas
Klientui reikėjo konstrukcinių laikiklių ir tvirtinimo komponentų rinkinio, pagaminto lydant metalo miltelių sluoksnį. Ankstyvieji mėginiai parodė padėties poslinkį ant skylių raštų ir išmatuojamą lanką tvirtinimo paviršiuose po atskyrimo nuo konstrukcijos plokštės.
Procesas buvo pakoreguotas: pritaikyti medžiagai būdingi mastelio faktoriai, optimizuota orientacija ir atramos strategija, prieš galutinį atskyrimą atliktas įtempių sumažinimas, kritiniai paviršiai ir skylės CNC apdaila. Matmenų patikrinimas (CMM ir optinis) patvirtino, kad dalys atitinka reikiamus nuokrypius. Vėlesnėse gamybos partijose buvo išlaikyta tokia pati proceso kontrolė, o surinkimas buvo suderintas be pertvarkymo.
Ko paklausti metalo 3D spausdinimo tiekėjo
Vertindami metalo 3D spausdinimo gamintoją ar metalo 3D spausdinimo gamyklą, paklauskite:
Ar taikote ir dokumentuojate susitraukimo kompensaciją / masto veiksnius šiai medžiagai ir mašinai?
Kokias streso mažinimo ar terminio apdorojimo galimybes turite ir kada tai atliekama, lyginant su plokštelių atskyrimu?
Kokia matavimo įranga (CMM, 3D skenavimas) naudojama ir ar bus pateiktos visos patikros ataskaitos?
Ar galite palaikyti prototipų bandymus, kad patvirtintumėte kompensaciją prieš gaminant gamybos apimtis?
Kaip tvarkote svarbias funkcijas, kurioms reikalingas antrinis CNC apdirbimas?
Patikimas metalo 3D spausdinimo tiekėjas Kinijoje ar kitur į šiuos klausimus atsakys išsamiai, o ne bendrai užtikrindamas. Pirkėjams, ieškantiems didmeninės prekybos tinkintomis metalinėmis 3D spausdintomis dalimis, dokumentuota liekamojo įtempio ir matmenų kompensavimo kontrolė yra stipresnis pajėgumo rodiklis nei vien kaina. Nuosekli proceso disciplina išlieka praktiniu pasitikėjimo signalu tiksliųjų priedų tiekimo grandinėje.
DUK
Kl .: Kiek susitraukia metalinės 3D spausdintos dalys?
A: Grynasis pokytis priklauso nuo medžiagos, geometrijos, orientacijos ir proceso parametrų. Tinkamai kompensuojant, galutinis nuokrypis paprastai išlaikomas proceso tolerancijos juostoje (dažnai ±0,1 mm arba daugiau, kai yra daug funkcijų). Nekompensuotos dalys gali rodyti didesnį, mažiau nuspėjamą judėjimą.
K: Ar galima visiškai pašalinti susitraukimą?
A: Ne. Terminis susitraukimas yra fizinė realybė. Praktinis tikslas – kad tinklelio pokytis būtų nedidelis, kartojamas ir kompensuojamas, kad užbaigta dalis atitiktų brėžinio leistinus nuokrypius.
Kl .: Kokią toleranciją gali pasiekti metalinis 3D spausdinimas?
A: Daugelio savybių leistinos nuokrypos paprastai yra ±0,05–0,1 mm. Kritiniai matmenys dažnai padidinami iki ±0,01–0,02 mm arba griežtesni antriniu CNC apdirbimu po įtempių mažinimo.
K: Ar terminis apdorojimas keičia dalies dydį?
A: Taip, bet pokytis paprastai yra nedidelis ir nuspėjamas, kai ciklas yra kontroliuojamas. Atliekant streso mažinimą tinkamame proceso taške, išvengiama didesnio nekontroliuojamo judėjimo.
Kl .: Kaip sužinoti, ar mano tiekėjas gali kontroliuoti susitraukimą?
A: Paprašykite mastelio koeficiento naudojimo, įtempių mažinimo sekos, matavimo galimybių ir ankstesnių matmenų rezultatų, susijusių su panašiomis geometrijomis, įrodymų. Pajėgi tikslaus metalo 3D spausdinimo paslauga lengvai pateiks šią informaciją.
Metalo 3D spausdinimo susitraukimo kontrolė nėra kova su fizika – tai terminio susitraukimo ir liekamojo įtempimo numatymas kiekviename etape ir sistemingas jų kompensavimas. Kai tiekėjas derina tinkamą kompensavimą, orientaciją ir palaikymo strategiją, savalaikį įtempių pašalinimą ir tikslinę CNC apdailą, dalys pristatomos pagal matmenis ir yra paruoštos surinkimui. Jei turite dizainą, kuris patyrė dydžio ar iškraipymo problemų arba pradedate naują metalo priedų projektą, atsiųskite modelį ir kritinius nuokrypius. Bus atliktas praktinis kompensavimo strategijos, procesų sekos ir citatos įvertinimas, kad galėtumėte drąsiai judėti pirmyn.