Jak se vyhnout strojní deformaci kovových 3D tištěných dílů?

一, Fáze návrhu: Optimalizace topologie pomocí simulace napětí
1. Simulace rozložení napětí a přestavba konstrukce
Společnost, která vyrábí lopatky turbín pro letecký průmysl, použila software Simufact Additive ke spuštění simulace tepelné mechanické vazby. Pozorovali, že typické konstrukce vykazují koncentraci napětí v přechodové zóně kořene lopatky. Změna pravoúhlého přechodu na zaoblený rohový přechod s poloměrem 5 mm a vyplnění oblasti, která nenese napětí mřížkovou strukturou, snížila vrchol napětí z 420 MPa na 280 MPa a deformaci tisku o 62 %. Tento scénář ukazuje, že optimalizace topologie založená na simulaci může včas najít místa s vysokým{7}}namáháním a zajistit rozložení napětí dokonce i změnou struktury.
2. Chytrý design konstrukcí, které udrží
Empirické vzorce se používají v tradičním designu podpory, který může snadno způsobit nahromadění tepla v jedné oblasti. Software VoxelDance Engineering společnosti Manga Technology využívá technologii kompenzace deformace skenování k automatickému vytváření podpůrných struktur, které odpovídají tvarům dílů. Tato metoda zlepšuje hustotu distribuce podpory při tisku umělých kloubních rukojetí ve firmě vyrábějící zdravotnické prostředky. Snižuje hloubku poškození povrchu způsobeného odstraněním podpory po slinování z 0,3 mm na 0,05 mm a snižuje množství potřebného podpůrného materiálu o 30 %.
3. Vytvoření modelu pro kompenzaci před-deformace
U těles leteckých hydraulických ventilů, která musí být přesná s přesností ± 0,02 mm, používá společnost Platinum Technology Company uzavřený-proces s názvem „kompenzace skenování tisku“. V tomto procesu je originální model vytištěn z nerezové oceli 316L a 3D skener ATOS Triple Scan získá aktuální deformační data. Tato data se pak použijí k vytvoření modelu zpětné před{6}}deformace v softwaru Magics. Po dvou kolech korekce se základní rozměrová tolerance dílů změnila z ± 0,15 mm na ± 0,03 mm, což je to, co letecké normy potřebují.
2, Fáze procesu: Společné řízení více parametrů
1. Změna nastavení laseru za chodu
Zařízení Huashu High Tech FS200M dynamicky měnilo výkon laseru a rychlost skenování při tisku spalovací komory určitého motoru sledováním teplotního pole roztavené lázně v reálném čase. V oblasti tloušťky stěny 3mm byl použit parametr 800W/1200mm/s a v oblasti tloušťky stěny 0,8mm byl použit parametr 600W/800mm/s. Tato úprava parametrů přepážky snižuje tepelný příkon v tenkostěnných sekcích o 40 % a zbytkové napětí o 55 %. Opravuje také problém deformace spékání v 0,5 mm konzolové konstrukci.
2. Zlepšení postupu kladení prášku
Zařízení EOS M 400-4 využívá adaptivní technologii nanášení prášku k řešení vlivu tloušťky vrstvy prášku na deformaci. Udržuje tloušťku vrstvy na 40 μm v oblasti podpory a dynamicky ji mění na 25 μm ve volné-povrchové ploše. Testovací data ukazují, že tento přístup snižuje nesouosost mezivrstvy tenkostěnných dílů z 0,12 mm na 0,03 mm a zvyšuje hodnotu drsnosti povrchu Ra z 12,5 μm na 6,3 μm.
3. Řízení atmosféry pomocí inertního plynu
Zařízení Platinum BLT-S800 udržuje při tisku ortopedických implantátů z titanové slitiny velmi nízkou úroveň vzduchu a vlhkosti (méně než 10 % relativní vlhkosti a 50 str./min.). To se provádí pomocí uzavřeného-systému řízení. Experimenty, které porovnávají různá prostředí, ukázaly, že toto může snížit rychlost oxidace prášku z 0,8 % na 0,15 %. To řeší problém oxidových filmů, které ztěžují spojování vrstev, a díly jsou o 18 % pevnější.
3,Fáze po-zpracování je, když jsou vady opraveny a výkon je zlepšen.
1. Zahušťovací úprava izostatickým lisováním (HIP).
Konkrétní společnost zabývající se výrobou leteckých motorů použila zařízení QIH-15L pro izostatické lisování za tepla k práci na součástech z vysokoteplotní slitiny Inconel 718. Udržování součástí při teplotě 1200 stupňů / 150 MPa po dobu 4 hodin způsobilo, že byly hustší (z 99,2 % na 99,98 %) a méně porézní (z 0,3 % na 0,002 %). Únavová životnost zpracovávaných dílů je třikrát delší a mikrotrhlinky, které se vytvořily během procesu slinování, jsou zcela pryč.
2. Proces spádového tepelného zpracování
U těles hydraulických ventilů z nerezové oceli 316L proveďte tří{1}}krokový proces tepelného zpracování: žíhání pro uvolnění napětí při 550 stupních po dobu 2 hodin, roztokové ošetření při 1050 stupních po dobu 1 hodiny a ošetření stárnutím při 480 stupních po dobu 4 hodin. Tento postup činí součásti tvrdšími, od 180HV do 280HV, a snižuje zbytkové napětí, pohybující se z 320MPa na 80MPa. To řeší problém rozměrového odskoku po obrábění.
3. Technologie pro odstranění inteligentní podpory
Na zařízení DMG MORI LASERTEC 65 3D se k odstraňování podpěry používá pětiosé obráběcí centrum: řezná síla je monitorována v reálném čase prostřednictvím systému Force Control a rychlost posuvu je automaticky upravována. Testy prokázaly, že tato technologie umožňuje o 40 % snadnější odstranění podpory a udržuje hloubku poškození povrchu do 0,02 mm, což je to, co letecké díly potřebují, aby zůstaly neporušené.