Kuidas vältida metallist 3D-prinditud osade mehaanilist deformatsiooni?

一, disainifaas: topoloogia optimeerimine pingesimulatsiooni abil
1. Pingete jaotuse simuleerimine ja konstruktsiooni ümberehitamine
Lennundustööstuse jaoks turbiinilabasid tootev ettevõte kasutas Simufact Additive tarkvara termilise mehaanilise sidumise simulatsiooni käivitamiseks. Nad täheldasid, et tüüpilised konstruktsioonid näitavad pinge kontsentratsiooni tera juure üleminekutsoonis. Täisnurga ülemineku muutmine ümardatud nurga üleminekuks 5 mm raadiusega ja pingevaba ala täitmine võrestruktuuriga alandas pingepiigi 420 MPa-lt 280 MPa-le ja trükideformatsiooni 62%. See stsenaarium näitab, et simulatsioonil põhinev topoloogia optimeerimine võib enne tähtaega leida kõrged-pingepunktid ja muuta pingejaotuse struktuuri muutes ühtlaseks.
2. Säästvate konstruktsioonide tark projekteerimine
Traditsioonilises tugikonstruktsioonis kasutatakse empiirilisi valemeid, mis võivad kergesti põhjustada kuumuse kogunemist ühes piirkonnas. Manga Technology tarkvara VoxelDance Engineering kasutab skaneeriva deformatsiooni kompenseerimise tehnoloogiat, et luua automaatselt tugistruktuurid, mis sobivad detailide kujuga. See meetod parandab tugijaotuse tihedust meditsiiniseadmete ettevõttes kunstliigeste käepidemete printimisel. See vähendab pärast paagutamist toe eemaldamisest põhjustatud pinnakahjustuste sügavust 0,3 mm-lt 0,05 mm-le ja vajaliku tugimaterjali kogust 30% võrra.
3. Mudeli loomine deformatsiooni kompenseerimiseks-
Lennunduse hüdrauliliste ventiilide korpuste puhul, mille täpsus peab olema ± 0,02 mm, kasutab Platinum Technology Company suletud ahela protsessi, mida nimetatakse "printimise skaneerimise kompenseerimiseks". Selle protsessi käigus prinditakse originaalmudel 316L roostevabast terasest ja ATOS Triple Scan 3D-skanner saab tegelikud deformatsiooniandmed. Seejärel kasutatakse neid andmeid Magicsi tarkvaras pöördmuu{6}}eelse deformatsioonimudeli loomiseks. Pärast kahte parandusringi läks osade oluline mõõtmete tolerants ± 0,15 mm-lt ± 0,03 mm-le, mida lennundusstandardid vajavad.
2, protsessi etapp: mitme parameetri koostöö juhtimine
1. Laseri seadete muutmine käigu pealt
Huashu High Tech FS200M seadmed muutsid dünaamiliselt laseri võimsust ja skaneerimiskiirust, trükkides teatud mootori põlemiskambrit, hoides reaalajas silma peal sulabasseini temperatuuriväljal. 3mm seinapaksusega alal kasutati parameetrit 800W/1200mm/s ja 0,8mm seinapaksusega alal 600W/800mm/s. See jaotusparameetrite reguleerimine vähendab õhukese seinaga osade soojussisendit-40% ja jääkpinget 55%. Samuti lahendab see paagutamise deformatsiooniprobleemi 0,5 mm konsoolstruktuuris.
2. Pulbri mahapaneku protseduuri täiustamine
Seadmed EOS M 400-4 kasutavad adaptiivset pulbrilaotamistehnoloogiat, et tulla toime pulbrikihi paksuse mõjuga deformatsioonile. See hoiab kihi paksuse tugipiirkonnas 40 μm ja muudab selle dünaamiliselt 25 μm vabas vormis pinnal. Katseandmed näitavad, et see lähenemisviis vähendab õhukeseseinaliste osade kihtidevahelist kõrvalekallet 0,12 mm-lt 0,03 mm-le ja tõstab pinna kareduse Ra väärtust 12,5 μm-lt 6,3 μm-ni.
3. Atmosfääri juhtimine inertgaasi abil
Platinum BLT-S800 seade hoiab titaanisulamist ortopeedilisi implantaate printides õhu- ja niiskustaseme väga madalal (alla 10% suhtelise niiskuse ja 50 ppm). Seda tehakse suletud-ahela juhtimissüsteemi abil. Erinevaid keskkondi võrdlevad katsed on näidanud, et see võib alandada pulbri oksüdatsioonimäära 0,8%-lt 0,15%-le. See lahendab oksiidkilede probleemi, mis muudab kihtide ühendamise raskeks ja muudab osad 18% tugevamaks.
3.Järeltöötlemise-etapp on siis, kui defektid parandatakse ja toimivust parandatakse.
1. Kuum isostaatpressimine (HIP) tihendustöötlus
Konkreetne lennukimootorite ettevõte kasutas Inconel 718 kõrge temperatuuriga sulamist osade töötlemiseks QIH-15-liitrist kuumisostaatilist pressimisseadet. Osade hoidmine temperatuuril 1200 kraadi / 150 MPa 4 tundi muutis need tihedamaks (99,2% kuni 99,98%) ja vähem poorseks (0,3% kuni 0,002%). Töödeldud osade väsimuseiga on kolm korda pikem ning paagutamise käigus tekkinud mikropraod on täielikult kadunud.
2. Gradiendi kuumtöötlemise protsess
316-liitriste roostevabast terasest hüdrauliliste ventiilide korpuste jaoks tehke kolmeetapiline kuumtöötlusprotsess: pinge leevendamine 550 kraadi juures 2 tundi, lahusega töötlemine 1050 kraadi juures 1 tund ja vanandamine 480 kraadi juures 4 tundi. See protseduur muudab osad kõvemaks, muutudes 180 HV-lt 280 HV-le, ja vähendab jääkpinget 320 MPa-lt 80 MPa-le. See lahendab mõõtmete tagasilöögi probleemi pärast töötlemist.
3. Tehnoloogia intelligentse toe eemaldamiseks
Seadmetel DMG MORI LASERTEC 65 3D kasutatakse toe eemaldamiseks viieteljelist hoovastikuga töötlemiskeskust: lõikejõudu jälgitakse reaalajas Force Control süsteemi kaudu ja ettenihkekiirust reguleeritakse automaatselt. Testid on näidanud, et see tehnoloogia muudab toe eemaldamise 40% lihtsamaks ja hoiab pinnakahjustuste sügavuse 0,02 mm piires, mis on see, mida lennukiosad peavad puutumatuks jääma.