Kuidas saavutada pärast metallist 3D-printimist{0}}täpne kokkupanek?

1. Disaini optimeerimine: peatage kokkupanekuvead enne, kui need juhtuvad.
Dünaamiline kompensatsioon ja tolerantsijaotus
Tuginedes printimisprotsessi omadustele (näiteks SLM-i täpsus ± 0,05 mm ja EBM ± 0,1 mm), jätke 3D-mudeli etapis ruumi kokkupaneku tolerantside jaoks. Näiteks pind, kus turbiini labad ja lennukimootori ketas kokku puutuvad, tuleb hoida tolerantsiga ± 0,02 mm. Funktsiooni "horisontaalne paisumine" saab kasutada materjali kokkutõmbumise kompenseerimiseks printimise ajal (näiteks titaanisulami kokkutõmbumismäär on umbes 0,8%). Simulatsioonitarkvara VoxelDance Engineering aitas Guangzhou Ruitong Additive Manufacturing Company parandada hambaimplantaatide deformatsioonikompensatsiooni. See viis positsioneerimisrõnga deformatsiooni 0,3 mm-lt 0,1 mm-ni, mis parandas montaaži täpsuse probleemi.
Standardsed liidesed ja modulaarne disain
Kasutades kokkupanemise hõlbustamiseks tavalisi ühendusmeetodeid, nagu USB-liidese ühendused ning Lego{0}}stiilis kinnitus- ja tapikonstruktsioonid. Näiteks OpenRC F1 võidusõidumudelil on standardsed liidesed, mis muudavad kasutajatel hõlpsaks osade, nagu rehvid ja sabaribid, vahetamise. Keeruliste konstruktsioonide puhul saab need jagada väiksemateks eraldiseisvateks osadeks (nagu liigendid, lülid ja robotkäte kestad), mida saab printida ja iseseisvalt kokku panna. See muudab hiljem parandamise ja täiendamise lihtsamaks.
Toetage optimeerimist ja esikülg{0}}prindimise splaissimist
Kasutage trükkimise aluspinnana splaissimist vajavat pinda ja ühendamise täpsemaks muutmiseks kasutage esimese kihi tasasust. Näiteks kahe poolringikujulise{1}}mudeli printimisel võib allapoole asetamine kihilisust vähem mõjutada. Kontaktpinna vähendamine võre või koonilise toega muudab selle hiljem eemaldamise lihtsamaks. Näiteks 316L roostevabast terasest valmistatud esemed kasutavad malelaua skaneerimise tehnikat ja kontuuride nihkega skannimist, et muuta pind vähem karedamaks, ulatudes Ra12 μm kuni Ra3,2 μm.
2. Protsessi juhtimine: printimisseadete täpne haldamine
Energiatiheduse optimeerimine
Sulabasseini kuju saate reguleerida, muutes laseri võimsust, skaneerimiskiirust ja kihi paksust. See võib aidata vältida selliseid probleeme nagu sferoidiseerimine ja mittetäielik sulandumine. Näiteks titaanisulami Ti6Al4V energiatihedust tuleb hoida vahemikus 60–120 J/mm³. Kui võimsus on liiga väike või kiirus on liiga kiire, ei pruugi kihtidevaheline sidumisjõud olla piisavalt tugev. Kui energiatihedus on liiga kõrge, võib see tekitada termilise pinge pragusid.
Õhu puhtana ja õige temperatuuri hoidmine
Metalli oksüdeerumise vältimiseks lisatakse igal etapil kõrge -puhtusastmega argooni või gaasilist lämmastikku (hapnikusisaldusega alla 0,1%). Näiteks substraadi eelkuumutamine 150–200 kraadini enne AlSi10Mg alumiiniumsulami printimist aitab vähendada termilist pinget ja peatada kõverdumise. Lisaks võib mitmekiirega koostööskaneerimise tehnoloogia kasutamine jaotada soojussisendi ühtlaselt ja vähendada jääkpinget.
Jälgimine võrgus ja tagasiside andmine suletud ringis
Kasutatud infrapunatermomeetreid, sulamisbasseini kaameraid ja muid andureid, et hoida printimise ajal temperatuuriväljal ja sulamisbasseini kuju reaalajas silma peal. Näiteks kasutab üks ettevõte tehisintellekti algoritme, et vaadata muutusi sulamisbasseini laiuses, muuta automaatselt laseri võimsust ja vähendada poorsust 0,5%-lt alla 0,1%-le, mis suurendab oluliselt materjali tihedust.
3. Järeltöötluse-tehnoloogia: pinna paremaks muutmine ja selle kuju säilitamine.
Kuumtöötlus vabastab materjali sees olevast pingest.
Lõõmutamine, nagu titaanisulami kuumutamine argoonis 800 kraadi juures kahe tunni jooksul, võib vabaneda printimise ajal tekkivast jääkpingest ja peatada kokkupanemisel tekkivad moonutused. Karastamist ja karastamist saab kasutada suure-tugevate osade kõvemaks ja sitkemaks muutmiseks. Näiteks nikli{4}}põhised kõrgel temperatuuril{5}}sulamist osad, mida on töödeldud kuumisostaatpressimisega (HIP). Nende tihedus on peaaegu 100% ja nende väsimustugevus on suurenenud üle 30%.
Täppistöötlus ja pinnatöötlus masinatega
CNC-mehaaniline töötlemine: Funktsionaalsete pindade (nt laagrite vastaspinnad) jaoks jätke 0,1–0,3 mm ruumi. Kasutage viie-teljega CNC-tööpinki, et saavutada täpsed nõuded 0,02 mm tasasuse ja Ra3,2 kareduse kohta.
Elektrolüütiline poleerimine on protsess, mis kasutab elektrokeemilisi põhimõtteid, et vabaneda alumiiniumisulamist osade pinnal olevatest väikestest konarustest. See alandab pinnakaredust Ra6 μm-lt Ra0,2 μm-ni ja loob passivatsioonikihi, mis muudab osad korrosioonile vastupidavamaks.
Al ₂ O3 või klaashelmeste kasutamine suurel kiirusel pinnale löömiseks eemaldab liivapritsiga pulbri jäägid ja muudab pinna ühtlasemaks. Näiteks kasutas konkreetne ettevõte liivapritsi, et kohandada 3D-prinditud titaanisulamist implantaatide pinnakaredus väärtusele Ra1,6 μm, mis aitas luurakkudel nende külge kleepuda.
Deformatsiooni kompenseerimine, mida juhib simulatsioon
Saate kasutada tarkvara, nagu VoxelDance Engineering, et simuleerida kogu printimisprotsessi, arvata, kuidas asjad muutuvad, ja teha kompensatsiooniks mudeleid. Näiteks vähendas konkreetne ettevõte pärast simulatsioonireguleerimist osade deformatsiooni lennukimootorite kütusedüüside puhul 0,5 mm-lt 0,05 mm-le ja muutis koostu kliirensi 80% võrra ühtlasemaks.
4. Asjade kokkupanemise plaan: Veenduge, et kõik on korrapäraselt õige
Platvorm asjade kokkupanemiseks, mis on väga jäik
Kasutades suure-jäikuse alust, täpset ülekande- ja juhtimissüsteemi ning integreeritud disaini, et vähendada seadme deformatsiooni mõju koostu koaksiaalsusele. Näiteks humanoidrobotite mootorite konveieril kasutatakse süsteemivigade arvu vähendamiseks keskkonnaga kohanemise disaini (näiteks temperatuuri ühtlast hoidmist).
Koost visuaalseks positsioneerimiseks ja jõu juhtimiseks
Lisage ülitäpne{0}}nägemissüsteem, et leida oluliste osade (nt staatori ja rootori) asukoht ja suund ning parandada kokkupanemisel tehtud vead. Samal ajal paigaldatakse lõppu integreeritud jõu reguleerimise andurid, et hoida silma peal jõu ja pöördemomendi muutustel reaalajas mitmes suunas, mis teeb võimalikuks "paindliku sisestamise". Näiteks kasutab üks ettevõte jõu juhtimise tehnoloogiat, et hoida mootorikoostu ja pressimisjõudu muutumas rohkem kui ± 5 N, mis hoiab ära laagrite purunemise.
Tagasiside suletud ahelas ja andmete jälgimise võime
Rõhu, nihke, pöördemomendi ja muude tegurite kohta andmete kogumine reaalajas monteerimisprotsessi ajal ja nende võrdlemine etteantud protsessiaknaga. Kui midagi läheb valesti, annab süsteem automaatselt häire või tegutseb. Näiteks teeb üks ettevõte iga humanoidroboti mootori kohta eraldi montaažiprotsessi kirjeid, tagab statistilise protsessijuhtimise (SPC) ja kvaliteedi jälgitavuse ning muudab partii konsistentsi paremaks kui 99,9%.
5. Tööstuse juhtumid ja suundumused, mida oodata
Lennunduse valdkond
GE Aviation kasutab LEAP-mootorite kütusedüüside printimiseks SLM-tehnoloogiat. See ühendab 20 tükki üheks, muutes selle 25% kergemaks ja kestab 5 korda kauem. Tänu trükiparameetrite optimeerimise ja CNC täppistöötluse kombineeritud juhtimisele on selle montaaži täpsus ± 0,01 mm.
Meditsiiniliste implantaatide valdkond
Johnson&Johnson DePuy Synthes kasutab elektrolüütilise poleerimise abil 3D-prinditud titaanisulamist tsetabulaarseid tasse, et hoida pind siledaks alla Ra0,8 μm. See koos poorse konstruktsiooniga kiirendab luude arengut 40%.