Enne stressi leevendamise üle arutlemist mõistkem kõigepealt, mis on jääkstress.
Mis on jääkstress?
Jääkpinge on pinge, mis eksisteerib objektis tasakaalu säilitamiseks, kui sellele ei mõju ükski välistegur. Tootmisprotsessi ajal mõjutavad osi erinevad tegurid, näiteks protsessid. Kui need tegurid kaovad, kui ülalmainitud mõjusid ja mõjusid komponentidele ei ole võimalik täielikult kõrvaldada, jäävad mõned mõjud ja mõjud komponentidele alles. Selle jääkpinge mõju ja mõju on jääkpinge.
Energiatöö vaatenurgast, kui väline jõud põhjustab objekti plastilise deformatsiooni, põhjustab see objekti sisemise deformatsiooni, akumuleerides seega osa energiast; välisjõu kõrvaldamisel vabaneb ebaühtlase sisemise pingejaotusega energia. Kui objekti rabedus on madal, siis objekt deformeerub aeglaselt ja kui rabedus on suur, tekivad praod.
Jääkpinge on mehaanilises tootmises väga levinud ja erinevates protsessides tekib sageli jääkpinge. Põhimõtteliselt võib jääkpinget tekitavad mehhanismid rühmitada kolme kategooriasse:
Esimene kategooria on ebaühtlane plastiline deformatsioon;
Teine kategooria, ebaühtlased temperatuurimuutused;
Kolmas kategooria on ebahomogeensed struktuurimuutused (faasisiirded).
Jääkstressi ohud
Jääkpinge klassifikatsioonist on näha, et jääkpinge põhjustab objekti aeglase deformatsiooni, mille tulemuseks on objekti suuruse muutumine, mille tulemuseks on töödeldud osade määratlemata suurus. Samal ajal mõjutab see väga oluliselt ka selle väsimustugevust, pingekorrosioonikindlust, mõõtmete stabiilsust ja kasutusiga.
Jääkpinge kõrvaldamine on lisandite tootmisel oluline väljakutse
Jääkpinge on ka üks olulisemaid väljakutseid lisandite tootmisel ja mõnel juhul võib jääkpinge mõjutada trükitud detaili nii palju, et see painutab kogu ehitusplatvormi, eraldab detaili ehitusplatvormist või lõhestab detaili enda. See on üks põhjusi, miks lisades toodetud osad nõuavad sageli tugikonstruktsioonide lisamist. Alles pärast seda, kui need jääkpinged ja pingekontsentratsioonid on kuumtöötlusega leevendatud, saab detaili vormimisplatvormilt eemaldada.
Praegu hõlmavad traditsioonilised tootmise kõrvaldamise meetodid nelja meetodit: kuumtöötlus, staatilise koormuse pressimine, vibratsioonivanandamine ja mehaaniline töötlemine. Tänu lisandite valmistamise tehnilistele omadustele, mida saab vormida ilma vormideta, võib detaili enda projekteerimisel kaaluda topoloogia optimeerimist, et ületada jääkpinget. Näiteks ebaühtlase paksusega alade vähendamine ja suurte ristlõike muutuste vältimine nii palju kui võimalik; või eelsoojendusvormimisplatvormi ja kuumutusvormimiskambri projekteerimine 3D-printimisseadmetel võib tõhusalt vähendada jääkpinge mõju. Kuid praeguses etapis sõltub jääkpinge jaotuse parandamine ikkagi projekteerija kogemustest, seega ei saa mõningast jääkpinget vältida.
Jääkpinge on pinge, mis jääb tahkesse materjali alles pärast seda, kui kõik pinget tekitavad tegurid on eemaldatud. Lisandite valmistamisel kehtivad samad mehhanismid, mis võivad tekitada jääkpinget traditsioonilises mehaanilises tootmises. Projekteeritud ja trükitud konstruktsiooniosade puhul võib ootamatu või kontrollimatu jääkpinge põhjustada detaili enneaegse rikke. Eriti oluline on osade valmistamisel tekkivast jääkpingest tõhusalt üle saada.
Tarkvara stressi leevendamiseks 3D-printimisel
Kodumaine isearendatud viilutamistarkvara UPrise3D on välja töötanud stressi leevendamise funktsiooni. Selle funktsiooni sisselülitamisel planeeritakse printimismeetod ja teekond automaatselt vastavalt pingeleevendusosa mudeli erinevatele struktuuridele, et minimeerida jääkpinge kuhjumist. Trükiprotsessis saab teostada mudeli deformatsiooni kontrolli paagutamisetapis.
Järgnevalt on selgitatud printimisjuhtumeid printimisel lubatud pingevabastusfunktsiooniga ja ilma:
Konstruktsiooniosadelt on näha, et peale pingeleevendusfunktsiooni sisselülitamist paagutamise järgselt nurga kõrvalekallet põhimõtteliselt ei esine. Ilma pingevabastusfunktsioonita konstruktsiooniosade puhul on ilmne deformatsioon intuitiivselt nähtav ja nurga hälve on suhteliselt suur.
Mõne õhukese seinaga mudeli puhul võib tekkida paagutamisjärgne deformatsioon, mis on tingitud pinge kuhjumisest trükisuunas. Järgmise kahe õhukese seinaga proovide rühma võrdlusest on näha, et pärast pingevabastusfunktsiooni sisselülitamist on paagutatud toode ilmselgelt
Stressi leevendamine on 3D-printimisel väga oluline, me võtame seda tegurit printimisel arvesse, nii et prinditavad osad on 99 protsenti stabiilsed ja neid pole lihtne deformeerida, väänata jne.