Lõpetate kerge sisselaskekomponendi või õhukese{0}seinaga mootorikorpuse, saadate selle metallist 3D-printimiseks ja osa tuleb tagasi kriitilise seinaga, mis on kõverdatud 0,2–0,3 mm. See ei istu enam tasaselt ega joondu paarituvate osadega. Seda juhtub õhukese{6}}seinaga metallilisanditega osade puhul regulaarselt, eriti kui jääkpinget ei hallata algusest peale.
Moonutamine pole müstiline. See tuleneb prognoositavast soojuskäitumisest ja ka juhtseadised on etteaimatavad. Allpool on praktiline ülevaade, miks see juhtub ja mis tegelikult aitab hoida õhukese{2}}seinaga mootorikomponente kasutatava tolerantsi piires.
Miks õhukesed{0}}seinad metallosad väänduvad
DMLS-is või SLM-is sulatab laser väikese koguse pulbrit kõrgel temperatuuril, seejärel jahtub materjal ülikiiresti. Ümbritsev pulber ja tahkunud metall jäävad palju jahedamaks. See järsk temperatuuride erinevus tekitab jääkpinge.
Õhukesed seinad kannatavad kõige rohkem, kuna neil on madal jäikus ja piiratud soojuse väljapääsuteed. Kolm probleemi ilmuvad korduvalt:
Korduvate sulamis{0}}jahutustsüklitega lukustatud jääkpinge
Toed on liiga nõrgad või halvasti paigutatud, nii et detail võib jahtudes end vormist välja tõmmata
Soojus koguneb õhukesteks osadeks, mis ei suuda soojusenergiat piisavalt kiiresti eraldada
Kui need tegurid ühinevad, võib CAD-mudelis täiuslik väljanägemisega sein piisavalt kergesti liikuda, et viia paigalduspinnad või tihenduspinnad tolerantsist välja.
Praktilised viisid moonutuste kontrolli all hoidmiseks
Tehke kõigepealt seinakujundus õigeks
Ühtlane paksus käitub paremini kui äkilised hüpped paksult õhukeseks. Kergete ribide või fileede lisamine mitte-kriitilistes piirkondades suurendab ehituse ajal sageli jäikust, ilma et see kaalusihti rikuks. Suured lamedad toestamata sildid on sagedased probleemsed tsoonid-lõhkuvad need või toetavad neid korralikult. Need on töötava õhukese seinaga metallist 3D-printimise disainijuhiste põhitõed.
Orienteerige osa stressi silmas pidades
Kriitiliste õhukeste seinte vertikaalsed või nurgasuunad vähendavad tavaliselt igal hetkel sulavat ala ja muudavad jääkpinge koondumise kohta. Orientatsioon otsustab ka, millised pinnad kannavad tugimärke, nii et funktsionaalsed näod vajavad varakult tähelepanu.
Kasutage tugesid nii ankrute kui ka soojusteedena
Toed ei ole ainult selleks, et peatada osa kukkumist. Kõrge -pingega tsoonides vajavad nad piisavat ristlõiget-, et seista vastu tõmbejõududele ja juhtida soojust. Ühtlaselt õhukesed toed ebaõnnestuvad sageli just kõige olulisemates kohtades.
Kontrollige parameetreid ja kasutage eelsoojendust, kui see on saadaval
Konkreetse sulami ja masina stabiilsed, kinnitatud parameetrite komplektid on olulisemad kui pidev nokitsemine. Substraadi eelsoojendus vähendab temperatuurivahet sulamisbasseini ja ülejäänud osa vahel, mis vähendab otseselt jääkpinget.
Leevendage stressi-, kui osa on veel taldrikul
See üksainus samm hoiab ära suure osa{0}}hilise etapi moondumisest. Kuumtöötlus leevendab pingeid, samal ajal kui ehitusplaat hoiab endiselt geomeetriat. Esmalt osa vabaks lõikamine ja seejärel kuumtöötlemine-on tavaline põhjus, miks osa masinal hea välja näeb.
Titaanisulamid toovad kaasa lisaväljakutseid{0}}ja kasulikke õppetunde
Titaanisulamid nagu Ti-6Al-4V juhivad soojust halvasti võrreldes paljude teraste või alumiiniumisulamitega. Kuumus püsib kauem lokaliseeritud, nii et jääkpinge võib suureneda. Samad juhtimismeetodid-läbimõeldud disain, orientatsioon, tugevad toed, parameetrite distsipliin ja plaadiga{10}}seotud pingevabastus – kehtivad otse titaanisulamite 3D-prinditud meditsiiniliste implantaatide puhul. Nendel osadel on ka õhukesed seinad, keerulised võred ja nullruumi mõõtmete triivimiseks. Õhukese seinaga mootorikomponentide alal omandatud kogemused kanduvad hästi üle meditsiinilise implantaadi töösse ja vastupidi.
Miks on CNC-viimistlus ikkagi oluline?
Metallist 3D-printimine annab teile peaaegu-võrgukuju. Tavaliselt ei anna see lõplikke tolerantse tihenduspindadele, laagripindadele ega täpsetele kinnituspunktidele. Need funktsioonid vajavad peaaegu alati CNC-töötlust. Sama hübriidne lähenemine on standardne täppis-CNC-ga töödeldud meditsiinitoodete puhul: lisandite tootmine loob keeruka geomeetria ja CNC toob kriitilised pinnad spetsifikatsioonidesse. Trükitud tooriku kujundamine sobiva töötlemismaterjaliga võtmepindadel muudab kombinatsiooni tõhusaks.
Juhtumi näide: kõverdunud õhukese{0}}seina komponendi tolerantsi taastamine
Ühe õhukese{0}}seinaga titaanisulamist mootoriga-seotud komponendi puhul näitasid varased konstruktsioonid pärast toe eemaldamist kinnituspinnal ligikaudu 0,25 mm kõverust. Seina paksus kahjustatud piirkonnas oli alla 1,5 mm ja algne orientatsioon jättis suure horisontaalse vahemiku.
Muudetud lähenemisviis hõlmas ühtsemaid seina üleminekuid, lisatud kohalikku jäikust, paremat konstruktsiooni orientatsiooni, tugevamaid tugesid kõrge -pingega tsoonis, pinge leevendamist, kui see oli endiselt kinnitatud konstruktsiooniplaadi külge, ja tahtlikku töötlemist kriitilisel pinnal. Pärast CNC-viimistlemist jõudis kinnituspind nõutavale tolerantsile ja osa pandi kokku probleemideta. Täiendus tulenes disaini, protsessi, kuumtöötluse ja mehaanilise töötlemise käsitlemisest ühe süsteemina, mitte eraldi etappidena.
Mida metallist 3D-printimispartneri valimisel kontrollida?
Mitte iga metallist 3D-printimise tootja või metallist 3D-printimise tehas ei saa õhukese{2}seina tööga võrdselt hästi hakkama. Kasulikud signaalid hõlmavad järgmist:
Näidatud kogemus õhukese{0}}seina geomeetria ja tegelikult kasutatavate sulamitega
-Sisemine või sellega tihedalt seotud stressi-leevendamine, vajadusel HIP-funktsioon ja CNC-viimistlus
Õiged kontrollitööriistad ja harjumus kontrollida jääk{0}}stressiefekte
Dokumenteeritud protsessi juhtimine, mitte ühe{0}}parameetri ära arvamine
Võimalus liikuda prototüübilt väikestele-partii- või hulgimüügiks kohandatud metallist 3D-prinditud osadele ilma kvaliteedi languseta-
Pood, mis arutab moonutuste riski ja disaini kohandamist varakult, on tavaliselt usaldusväärsem kui see, mis pakub lihtsalt osa hinda.
KKK
K: Miks õhukese{0}}seina metallosad kõverduvad 3D-printimise ajal?
V: Kiire lokaalne kuumutamine ja jahutamine tekitavad jääkpingeid. Õhukestel osadel puudub pingele vastupanu jäikus ja termiline mass, mistõttu need liiguvad.
K: Mis on realistlik minimaalne seinapaksus?
V: See sõltub sulamist, orientatsioonist ja tugistrateegiast. Paljud süsteemid võivad toota seinu vahemikus 0,5–1,0 mm, kuid funktsionaalsed osad vajavad sageli suuremat paksust või täiendavat jäikust, et püsida stabiilsena.
K: Kas metallist 3D-printimine võib asendada mootorikomponentide CNC-d?
V: See paistab silma keeruka sisegeomeetria ja kaalu vähendamisega. Lõplikud tolerantsid ja kriitilised pinnad nõuavad tavaliselt CNC-d. Enamik tootmislahendusi on hübriidsed.
K: Kas samad meetodid on kasulikud titaanist meditsiiniliste implantaatide puhul?
V: Jah. Titaanisulamite 3D-prinditud meditsiinilised implantaadid seisavad silmitsi sarnaste õhukese-seina ja jääk{3}}stressiga. Kehtivad samad disaini- ja protsessidistsipliinid.
K: Kuidas hinnata metallist 3D-printimise tehast sellise töö jaoks?
V: Küsige enne esimest ehitamist õhukese{0}}seina kogemuse, stressi-leevenduspraktika, CNC-võime, kontrollimeetodite ja selle kohta, kuidas nad käsitlevad disaini tagasisidet.