Какав ће утицај резидуална подршка имати на металне 3Д штампане делове?

一, Могућа опасност од преосталог ослонца на механичке квалитете делова
1. Концентрација заосталог напрезања и ризик од пуцања
Када се метал штампа 3Д, заостала напрезања се лако могу створити на споју између носећег оквира и делова. То је зато што су коефицијенти топлотног ширења различити. Ако заостали ослонац није у потпуности елиминисан, место где је концентрисано напрезање може бити место где почиње пукотина. На пример, ако се преостали ослонац не уклони током штампања лопатица авионског мотора, то би могло да изазове настанак напрезања на врху сечива. То може да доведе до заморних пукотина и да ограничи животни век делова у сервисним поставкама на високим{5}}температурама. Истраживање Универзитета Кси'ан Јиаотонг показује да када су делови легуре титанијума подржани необрађеним заосталим напрезањем, њихов ниво заосталог напрезања је 30% до 50% већи него што би требало да буде, што их чини далеко мање отпорним на замор.
2. Неорганизовани материјали
Преостала подршка би могла да промени начин на који је материјал структуриран у компоненти. У процесу ласерског селективног топљења (СЛМ), веза између носача и дела може да генерише груба зрна или метастабилне фазне структуре због поновљених температурних циклуса. Истраживачи са Универзитета Беиханг користили су дифракцију повратног расејања електрона (ЕБСД) да би открили да је величина зрна која подржавају заосталу површину 2 до 3 пута већа од величине супстрата. Ово чини материјал за 15% до 20% мање тврдим и утиче на његову отпорност на хабање.
3. Одступање у геометријској прецизности
Преостала подршка може променити величину самог дела. Ако резидуална подршка генерише избочење површине од 0,1 мм у прецизним медицинским имплантатима као што су ацетабуларне чашице, то би могло изазвати иритацију ткива у телу након имплантације. Пример из стварног-света из предузећа илуструје да је заостали ослонац произвео одступање радијалних димензија од 0,08 мм у одређеном моделу турбинског диска, што је било изван прихватљивог опсега и изазвало је отказ целог склопа машине.
2, Преостала подршка има лош утицај на квалитет површине.
1. Погоршава се храпавост површине
Глодање и полирање брусним папиром су две уобичајене механичке потпоре које могу оставити огреботине на површини предмета. На пример, носачи од легуре кобалт хрома могу имати површинску храпавост Ра вредност од 3,2 μм након што су ручно полирани брусним папиром. Међутим, ова вредност се може смањити на 0,2 μм помоћу електрохемијског полирања. Предузеће за медицинске уређаје каже да су површинске несавршености које су настале услед заостале подршке повећале за 40% вероватноћу да ће производи морати да се прерађују и да су повећали трошкове производње.
2. Ризик од хемијског загађења
Ако не контролишете правилно концентрацију раствора током хемијског нагризања да бисте елиминисали потпору, могли бисте завршити са равномерном корозијом или удубљењима. Када се делови од легуре алуминијума предуго оставе у киселом раствору за нагризање, на површини ће се развити корозивне јаме ширине 0,5 до 2 мм. То их чини мање отпорним на корозију. Одређена компанија која производи делове за аутомобиле изгубила је више од милион јуана у директним економским губицима јер је заостала подршка довела до тога да многи делови кородирају на површини.
3. Проблеми у зони утицаја топлоте (ХАЗ)
Када су носачи за ласерско сечење, високе температуре могу произвести слојеве површинског топљења. После ласерског сечења, дебљина претопљеног слоја Инцонел 718 делова од високотемпературне легуре може да достигне 50–100 μм. Ово чини делове 10%–15% мање тврдим и утиче на њихову чврстоћу на високим температурама. Финим-подешавањем подешавања ласера ​​(ширина импулса<10 μ s, peak current<5A), GE Additive has greatly enhanced the quality of the surface by controlling the thickness of the remelted layer to within 20 μ m.
3, Границе које резидуална подршка ставља на ефикасност и трошкове обраде
1. Цена времена за обраду{1}}пошта је порасла
Може потрајати 30% до 50% целог производног циклуса за обраду сложених структурних делова без икакве помоћи. На пример, омотач коморе за сагоревање одређеног авионског мотора има компликовану унутрашњу потпорну структуру којој је потребно 120 сати да се полети ручно. Али када користите растворљиве потпорне материјале, време које је потребно за растварање се смањује на 8 сати по комаду, а ефикасност се повећава за 15 пута.
2. Отпад материјала и проблем рециклаже
Потпорна конструкција троши много металног праха. На пример, са СЛМ технологијом, количина пратећих материјала може да чини 20% до 30% укупне коришћене количине. Ако остатак носача контаминира прах (на пример, ако се прах легуре титанијума помеша са подлогом од нерђајућег челика), трошкови рециклирања ће порасти за 50% до 100%. Леиминг Ласер је смањио количину потпорног материјала који се користи за један модел компоненте за 40% побољшањем дизајна носача. Ово компанији штеди више од 2 милиона јуана годишње у трошковима праха.
3. Трошкови хабања опреме и одржавања
Замена механичких потпорних алата (као што су брусилице и глодалице) често повећава трошкове одржавања опреме. Специфична компанија за производњу калупа каже да је хабање алата узроковано заосталом подршком повећало годишње трошкове одржавања за 300.000 јуана, а да је одржавање током застоја смањило производни капацитет за 15%.
4, Систематске стратегије за помоћ у решавању преосталих проблема
1. Оптимизација дизајна носеће конструкције
Оптимизација топологије: Користите софтвер за симулацију као што је Магицс да аутоматски креирате лагане структуре подршке које ће смањити контактну површину. Након преласка на дизајн подршке{1}}као што је дрво, једно предузеће је смањило број материјала за подршку које је користило за 60% и време потребно за подршку за 75%.
Материјал који може да се раствори: Носачи-растворљиви у води као што је поливинил алкохол (ПВА) се користе за растварање и уклањање сложених унутрашњих конструкција шупљина тако да не долазе у додир једна са другом. ПВА материјал за подршку за опрему ЕОС М290 је ефикасно коришћен за прављење делова за авионе.
2. Технологија за подршку без контакта
Подршка помоћу ултразвука: Коришћење високо{0}}вибрације (20–40 кХз) за разбијање потпорне структуре, што је добро за прецизне делове. Сониц Милл систем може да ради са носачима који су мањи од 0,5 мм у пречнику и имају храпавост површине мању од 0,4 μм.
Гравирање плазмом: Коришћење плазме на ниским{0}}има (мешавина гасова Ар и О2) за селективно уклањање носача без изазивања топлотних последица. Магналук-ово решење за магнетно полирање је коришћено за подршку носача од легуре кобалт хрома, а квалитет површине је у складу са медицинским захтевима.
3. Паметна регулација параметара обраде
Сечење са малим напрезањем: Резање жице (ВЕДМ) користи подешавања са ширином импулса мањом од 10 μс и вршном струјом мањом од 5А да би се смањио унос топлоте. Оптимизацијом параметара, одређена компанија је успела да управља дебљином претопљеног слоја делова од легуре титанијума након сечења до 15 μм.
Слојевито глодање: За распоређивање сила резања, техника слојевитог глодања са малом дубином сечења (<0.2mm) and a high feed rate (>500мм/мин) се користи за дебеле системе носача. Овако ДМГ МОРИ-ов пет-осни обрадни центар контролише изобличење уклањања ослонца унутар 0,02 мм.
4. Заштита и поправка након обраде
Поправка ласерском облогом: За микро огреботине које се јављају након уклањања потпоре, исти материјал се користи за поправку ласерске облоге. Слој облоге је дебљине 10–50 μм и има снагу везивања од преко 400 МПа. Ова технологија је коришћена од стране одређеног произвођача делова за авијацију како би се површинска тврдоћа делова вратила на више од 95% пројектоване вредности.
Електрохемијско полирање: Коришћење електролита (као што је мешавина фосфорне и сумпорне киселине) за селективно растварање неравнина на површини да би се добила глатка завршна обрада. Након електрохемијског полирања, храпавост површине Ра делова легуре титанијума може се смањити са 3,2 μм на 0,2 μм, а њихова отпорност на корозију може се повећати за три пута.