Kas disaini toetamine mõjutab järeltöötluse kulusid{0}?

1. Põhiideed, mis toetavad disaini ja maksumuse vahelist suhet
Metallist 3D-printimise toe disain peab leidma kompromissi "stabiilse vormimise" ja "kulutõhususe" vahel. Selle peamised ideed on otseselt seotud järeltöötluse-kuludega:
Kontaktala piiramise idee
Toe ja osade vahel on kolme tüüpi kontakte: pinnakontakt, joonkontakt ja punktkontakt. Pinnakontakt võib muuta asjad stabiilsemaks, kuid muudab järeltöötluse-palju raskemaks. Näiteks pinnakontaktiga titaanisulamist lennukiklambrite jääktoepindala on 12 cm², mis vajab 5 tundi käsitsi poleerimist, et täita pinnakareduse nõuet Ra1,6 μm. Punktkontaktiga konstruktsiooniga on jääkpind vaid 2,3 cm² ja mehaanilise poleerimise aeg on vaid 40 minutit. Suzhou Tianhong Laseri töö näitab, et kontaktpinna iga 1 cm² vähenemise korral saab järeltöötluseks kuluvat aega{11}15% kuni 20% lühendada.
Kriitilise nurga täpne juhtimine
erinevatel protsessidel on erinevad kriitilised riputusnurgad: SLM-protsess vajab tavaliselt toetust konstruktsioonidele, mis ripuvad alla 30 kraadi, samas kui EBM-protsess võib langetada kriitilise nurga 35 kraadini, kuna see sulab kõrgel temperatuuril. Leiming Laseri adaptiivne skaneerimismeetod võimaldas trükkida rippuvaid struktuure ilma toeta väikeste nurkade all 5-35 kraadi, muutes laseri võimsustihedust lennult. See vähendas vajalike tugimaterjalide arvu 78% ja järeltöötluse kulusid 65% võrra.
Materjalide säästmise idee
Metallipulbri hind võib tõusta tuhandetesse jüaanidesse kilogrammi kohta ning tugimaterjalide raiskamine tõstab kohe hindu. Kasutades näitena Inconel 718 nikli-põhist sulamit, põhjustab standardne tugikonstruktsioon kuni 18% raiskamise määra, samas kui topoloogia optimeerimisega loodud puutaoline tugistruktuur võib hoida jäätmemäära alla 5%. Lennuki mootoriosa näide illustreerib, et täiustatud tugikonstruktsioon vähendab ühe materjali kulusid 2300 jüaanilt 850 jüaanile, mis on 63% langus.
2. Peamised elemendid, mis toetavad disaini-põhist järeltöötluse-kulusid
Toetab püsivate füüsiliste vigastuste ohtu
Kudede defektid võivad tekkida, kui toel ja komponendi liidesel on erinev termiline pinge. 316L roostevabast terasest printimisel võivad võrealuse ja tahke ainega kokku puutudes tekkida jämedad sammaskujulised kristallid. See muudab ala 15% kuni 20% pehmemaks ja vähendab väsimuse kestust 40%. Nendest varjatud ohtudest vabanemiseks peab kuumtöötlusprotsess olema pikem, mis tähendab, et ühe tüki{7}}järeltöötluse hind tõuseb 120–180 jüaani võrra.
Keerulise struktuuritoetuse kättesaadavaks tegemise probleem
Lennumootori turbiiniketta sisemine kanali läbimõõt on vaid 2 mm. Standardne tugikonstruktsioon põhjustab kanaliosa moonutusi rohkem kui 8%, mis tuleb fikseerida elektrokeemilise lahustamise teel. See meetod vajab 41 massiprotsendilist lämmastikhappe lahust, mida tuleb töödelda 80 kraadi juures 6 tundi. Ühe agendi maksumus on 350 jüaani ja on olemas korrosiooni ühtlustamise võimalus.
Varjatud kulu, mis tuleneb asjade käsitsi tegemisest
BMW IDAM automatiseeritud tootmisliini andmed näitavad, et eemaldamisprotsessi abistamiseks on endiselt vaja käsitsi sekkumist, mis võtab 35% kogu järeltöötluse tundidest. Aastas 10 000 tükki valmistava tootmisliini tööjõukulu ulatub 2,8 miljoni jüaanini aastas. Rivelin Roboticsi NetShape robotsüsteem kasutab jõu tagasiside juhtimist, et saavutada kontaktjõu täpsus 0,1 N. See vähendab käsitsi sekkumise vajadust alla 5% ja säästab aastas rohkem kui 2 miljonit jüaani.
3. Piiril olevad strateegiad, mis aitavad disaini optimeerida
Struktuur, mis suudab tänu generatiivsele disainile iseseisvalt seista
Autodesk Netfabbi tarkvara saab masinõppe tehnikate abil automaatselt konstrueerida biomimeetilisi võre tugistruktuure. See meetod vähendas satelliidi kronsteini kaalu 85% ja vabastas vajadusest traditsioonilise toe järele. See muutis ka järeltöötluse-protseduuri mehaaniliselt töötlemiselt lihtsaks kuumtöötluseks ja vähendas ühe tüki maksumust 1200 jüaani võrra.
Koostöö, et leida uusi ideid mitmest materjalist süsteemide jaoks
Belgia Materialise bimetalliline tugitehnoloogia kasutab asjaolu, et Inconel 718 ja puhas raud oksüdeeruvad erineva kiirusega 800 kraadi juures, et tugi automaatselt maha kooruda. See meetod vähendab järelejäänud toe kogust alla 0,01 mm, vähendab järeltöötluseks kuluvat aega 48 tunnilt 8 tunnile ja säästab 650 jüaani tüki kohta.
Protsessi jälgimise suletud ahela juhtimine
Siemens Process Sight süsteemi kiired{0}}kaamerad ja infrapunaandurid hoiavad sulabasseini kujul reaalajas silma peal. Kui on võimalik, et tuge ei ole piisavalt, muudetakse laserseadeid automaatselt või luuakse lisatugi. Keerulise voolukanali osa printimisel vähendas tehnoloogia toest tingitud defektide määra 18%-lt 0,3%-le, mis säästis aastas üle 500 000 jüaani ümbertöötlemiskuludelt.