Kuidas kontrollida seina paksust EV mootorikorpuste metallist 3D-printimisel?

Proovid tulevad sageli tagasi ebaühtlaste seintega. Soojus ei haju ühtlaselt, koostu mõõtmed triivivad ja kaalueesmärk jääb täitmata. Need probleemid tulenevad tavaliselt halvast kontrollistmetallist 3D-printimise seina paksus. See artikkel käsitleb seina paksuse kujundamist, printimist ja kontrollimist, et elektrimootorite korpused vastaksid nii jõudlus- kui ka tootmisnõuetele.

Seina paksus mõjutab nelja peamist valdkonda:

Soojuse hajumine – ebatasased seinad tekitavad kuumi kohti ja vähendavad jahutuse efektiivsust.

Kaal – kergemad korpused aitavad ulatust; sõiduki massi vähenemine 10% võrra suurendab energiatõhusust tavaliselt umbes 6–8%.

Tugevus ja jäikus – korpus peab taluma pöördemomenti ja kaitsma sisemisi osi.

Tihendamine ja kokkupanek – ühtlane paksus hoiab paigalduspinnad ja tihenduspinnad tolerantsina.

Kuna üha rohkem EV-programme võtab kasutusele lisatootmise, sõltub edukas EV mootorikorpuse 3D-printimine suuresti sellest, kas seinapaksus on algusest peale saavutatud. Halb kontrollmetallist 3D-printimise seina paksuson üks levinumaid põhjusi, miks prototüübid funktsionaalse testimise läbi kukuvad.

Praktiline miinimum sõltub materjalist, geomeetriast ja sellest, kas sein on toestatud.

Tüüpilised usaldusväärsed vahemikud laserpulbri kihi liitmiseks:

AlSi10Mg: 0,8–1,2 mm konstruktsiooniseintele

Roostevaba teras (316L / 17-4PH): 0,5–0,8 mm

Titaan (Ti-6Al-4V): 0,6–1,0 mm

Mõnikord on väikeste, mittestruktuursete objektide puhul võimalik õhemad seinad, kuid need suurendavad kõverdumise, mittetäieliku sulandumise või karedate pindade ohtu. Enamiku õhukese seinaga metallist 3D-prinditud osade puhul on ohutum jääda nende vahemike kõrgemasse otsa. Metallist 3D-printimise absoluutne minimaalne seinapaksus võib ideaaltingimustes ulatuda 0,3–0,4 mm-ni, kuid see arv on harva sobiv koormust{7}}kandvate mootorikorpuse seinte jaoks.

Pulberkihi sulatamine vs muud protsessid

Pulberkihtsulatus pakub metallist 3D-printimiseks parimat eraldusvõimet ja madalaimat praktilist minimaalset seinapaksust. Muud protsessid, nagu suunatud energiasadestamine või sideaine joastamine, vajavad üldiselt paksemaid seinu. Seetõttu jääb enamik EV mootorikorpuse töödest pulberkihti liitmise juurde.

Tüüpiliste probleemide hulka kuuluvad:

Väändumine pärast toe eemaldamist

Toetuseta seintel longus või kokkuvajunud servad

Liigne pulber kleepub õhukestele vertikaalpindadele

Kohalik ülekuumenemine, mis tekitab karedaid või poorseid tsoone

Termiliste gradientide põhjustatud paksuse kõikumine

Laser soojendab ja jahutab metalli ülikiiresti. Materjal üritab laieneda ja kokku tõmbuda, kuid seda hoiavad ümbritsev tahke metall ja ehitusplaat. Õhukestel seintel puudub jäikus, mistõttu jääkpinge painutab või väänab neid kergesti. Alumiinium on eriti tundlik kõrge soojuspaisumise tõttu; titaan võib üle kuumeneda, kuna soojus ei juhi end kiiresti ära. Orienteerumine, tugistrateegia ja stressi{4}}leevendamise kuumtöötlus on peamised viisid selle riski vähendamiseks.

Disaini etapp
Jälgige paksuse üleminekuid järk-järgult. Lisage ribid kohtadesse, kus on vaja täiendavat jäikust. Kasutage teravate nurkade asemel ümaraid nurki. Suured toetamata õhukesed osad põhjustavad peaaegu alati probleeme.

Ehitage orientatsiooni ja toed
Orienteerige kriitilised õhukesed seinad nii vertikaalselt kui praktiline. Asetage toed kohtadesse, kus neid saab puhtalt eemaldada. Ise-toestuvad nurgad vähendavad vajaliku toe hulka.

Protsessi parameetrid
Laseri võimsus, skaneerimiskiirus ja luugimuster peavad vastama seina paksusele ja materjalile. Õhemad seinad vajavad tavaliselt väiksemat energiasisendit, et vältida ülekuumenemist.

Järel{0}}töötlemine
Peaaegu alati on vaja stressi leevendavat kuumtöötlust-. Jätke töötlusmaterjali tihendus- ja paigalduspindadele, et pärast kuumtöötlemist ja toe eemaldamist saaks lõplikke mõõtmeid korrigeerida.

Ülevaatus
Kasutage sisemiste funktsioonide jaoks CT-skaneerimist, välismõõtmete jaoks CMM-i ja otsest paksuse mõõtmist mitmes punktis. Kontrollige nii keskmist paksust kui ka kohalikke erinevusi.

Klient vajas alumiiniumist EV mootorikorpust, millel on agressiivsed kaalusihid ja sisemised jahutuskanalid. Esimene projekt hõlmas mitut alla 0,8 mm seina ja järske paksuse muutusi.

Metallist 3D-printimise tootja vaatas mudeli üle, tõstis kriitilised seinad 1,0–1,2 mm-ni, lisas kohalikud ribid ja kohandas konstruktsiooni orientatsiooni. Esimesed-artikliosad prinditi AlSi10Mg-sse, eemaldati pinge-ja viimistleti-mehaaniline võtmepind. Seina paksuse varieeruvus jäi kriitilistes sektsioonides ± 0, 12 mm piiresse ja korpus vastas nii kaalule kui ka termilistele eesmärkidele. 18 tükist koosnev pilootseis tarniti graafikujärgselt koos täielike ülevaatusaruannetega. Töötamine võimeka metallist 3D-printimise tehasega, mis mõistab metallist 3D-printimise seina paksuse käitumist, muutis riskantse disaini korratavaks protsessiks.

Milline on teie tõestatud minimaalne seinapaksus AlSi10Mg, roostevaba terase ja titaani jaoks sarnase suurusega osadel?

Kas saate jagada hiljutisi CMM- või CT-andmeid õhukese{0}}seinatööde kohta?

Kuidas tulete toime stressi leevendamise ja toe eemaldamisega keerukatelt korpustelt?

Millist töötlemismaterjali soovitate pindade tihendamiseks ja paigaldamiseks?

Kas toetate nii prototüüpide koguseid kui ka metallist 3D-prinditud osade hulgimüüki?

Need küsimused aitavad teil otsustada, kas kohandatud metallist 3D-prinditud mootorikorpuse tarnijal on reaalne kogemus metallist 3D-printimise seina paksuse kontrollimisel.

Usaldusväärsed õhukese seina{0}}tulemused tulenevad pigem distsiplineeritud protsessijuhtimisest kui madalaima teoreetilise paksuse tagaajamisest. Meeskonnad, kes kombineerivad usaldusväärse disaini reeglid kogenud parameetrite häälestamise ja õige järeltöötlusega, saavutavad järjekindlalt parema mõõtmete stabiilsuse ja suurema saagise.