Које су уобичајене потешкоће у накнадној-обради метала у 3Д штампању?

1. Контрола храпавости површине: од "празног" до "готовог производа"
Пошто 3Д штампање метала гради ствари у слојевима, површина има степенасту текстуру са храпавошћу (Ра вредност) која је обично између 6 и 12 μм. Ово је знатно грубље од традиционалне машинске обраде, која има вредност храпавости од 0,8 до 1,6 μм. На пример, храпавост унутрашњег зида расхладног канала за лопатице мотора авиона мора бити испод 3 μм, иначе ће у великој мери смањити ефикасност преноса топлоте.
Проблеми са технологијом:
Преостала потпорна структура: Потпорна структура која се примењује током штампања како би се спречила промена облика може оставити удубљења или избочине на површини након што се скине.
Адхезија праха: Када се честице праха не топе у потпуности, лепе се за површину, што се назива "сфероидизација".
Трагови међуслојног везивања: Мале избочине се могу формирати тамо где се укрштају путање ласерског скенирања.
Одговор:
Хемијско полирање: Коришћење киселих или алкалних раствора за селективно растварање површинског слоја може га учинити глаткијим од 1 μм, али морате бити веома опрезни колико дуго га остављате у раствору да бисте избегли превише корозије.
Третман пескарењем: Уједначена мат површина се ствара ударањем о површину -брзиним струјањем песка. Ово је добро за сложене унутрашње дизајне шупљина, али такође може створити нове површинске грешке.
Електролитичко полирање: Ова метода користи електрохемијске принципе за изравнавање површине на микроскопском нивоу. Може да обезбеди ефекат огледала (Ра<0.1 μ m), but the equipment is expensive.
2. Отклањање унутрашњих дефеката: кључ да ствари буду гушће и боље.
Унутрашњост металних 3Д штампаних делова обично има порозност од 0,1% до 5%. Ови ситни недостаци могу изазвати стварање пукотина, што у великој мери скраћује век трајања делова. На пример, имплантати од легуре титанијума са порозношћу већом од 0,5% можда неће успети да се интегришу са кости.
Проблеми са технологијом:
Поре: Ако је интензитет ласера ​​пренизак или прах има превише кисеоника, растопљени базен се може распасти.
Недовољна фузија: слаба веза између слојева, што доводи до микрослојева.
Пукотина: Топла или хладна пукотина која се дешава када се нагомила заостало напрезање.
Одговор:
Вруће изостатичко пресовање (ХИП): Материјал се ставља под велики притисак (100–200 МПа) и топлоту (900–1200 степени). То га чини да промени облик, затвори унутрашње поре и подигне своју густину на изнад 99,9%. На пример, ХИП третман је утростручио век трајања бризгаљки за гориво у ЛЕАП моторима које производи ГЕ Авиатион.
Локална инфилтрација: Метода вакуумске импрегнације испуњава важне делове композитних материјала на бази метала{0}}, што га чини добрим за причвршћивање структура са танким зидовима.
Ласерско претапање: Извођење другог скенирања на површинама са површинским или унутрашњим дефектима може помоћи у побољшању зрна, али такође може додати нова топлотна напрезања.
3. Управљање резидуалним напрезањем: Системско инжењерство за контролу деформације
Када се метал штампа 3Д, топлотни напон услед брзог загревања и хлађења може да се приближи 50% до 80% границе течења материјала. То може довести до изобличења, ломљења или промене облика делова. Преостало напрезање може изазвати деформацију од неколико милиметара у великим конструкцијама оквира, што је знатно изнад прихватљивог.
Проблеми са технологијом:
Неравномерна расподела напрезања: Сложени геометријски облици изазивају велике промене у температурним градијентима.
Ефекат ограничења подлоге: Напон се нагомилава на месту где се компонента сусреће са подлогом, што може лако изазвати раслојавање међуслојева.
-Изазов за штампање са више материјала: Чињеница да се различити материјали шире различитим брзинама чини да се стрес брже повећава.
Одговор:
Пре штампања, загрејте подлогу на између 200 и 500 степени Целзијуса да бисте смањили температурну разлику. На пример, машине серије Прецисион из Иуниао Схенвеи-а имају функцију предгревања подлоге од 500 степени која смањује могућност пуцања у штампаним деловима направљеним од легуре титанијума.
Оптимизација стратегије скенирања: Користите „скенирање острва“ или „скенирање шаховске табле“ да бисте распоредили топлоту и спречили да се превише загреје на једном месту.
Жарење за ублажавање напрезања: Након што се штампа заврши, изолациони третман се врши на 600–700 степени да би се отклонило више од 80% стреса који је још увек присутан.
4. Гаранција тачности димензија: корак напред од "приближног обликовања" до "мрежног обликовања"
Метално 3Д штампање је обично тачно до ± 0,1 мм, али за делове који морају да буду веома прецизни, као што су сатови, потребна је даља машинска обрада. Али веома је тешко радити са сложеним унутрашњим шупљинама, као што су решеткасте структуре, а стандардна обрада глодањем или електричним пражњењем (ЕДМ) може оштетити унутрашњу структуру.
Проблеми са технологијом:
Деформација скупљања: Када се метал охлади, он се скупља у запремини, што узрокује промену димензија.
Сметње од носећих структура: Преостали ослонац отежава проналажење референтне равни обраде.
Танке{0}}структуре са танким зидовима нису довољно чврсте, па вибрације приликом обраде могу лако да поломе алат.
Одговор:
Дизајнирање компензације: Подесите количину скупљања у ЦАД моделу унапред (обично између 0,2% и 0,5%) и проверите исправку штампањем више пута.
Машинска обрада са пет-оси: ДМГ МОРИ ЛАСЕРТЕЦ 65 3Д опрема је пример више-осинске ЦНЦ машине алатке која може да штампа и глода у исто време.
Електрохемијска обрада (ЕЦМ) је метода уклањања материјала без потребе механичке силе резања. Добар је за прецизну машинску обраду танких{1}}структура.
5. Компатибилност са неколико материјала: проблем са функционално градираним материјалима
Метално 3Д штампање се полако креће у правцу композита од више- материјала како би се задовољиле потребе за лаганом тежином, отпорношћу на корозију и проводљивошћу. Али чињеница да различити материјали имају различите тачке топљења и коефицијенте топлотног ширења значи да снага везе између њих није довољно јака, што може брзо довести до раслојавања или пуцања.
Проблеми са технологијом:
Унакрсна{0}}контаминација праха: Преостали прах у одељцима за штампање са више материјала нарушава чистоћу материјала.
Конфликт параметара процеса: различите материјале треба ускладити са променљивом снагом ласера, брзином скенирања и другим подешавањима.
Перформансе интерфејса се погоршавају: крхке фазе се брзо јављају тамо где се различити материјали сусрећу.
Одговор:
Модуларни систем за снабдевање прахом: На пример, опрема серије РЕСЕАРЦХ компаније Иуниао Схенвеи има независне резервоаре за снабдевање прахом који вам омогућавају да мењате различите слојеве материјала.
Претходна обрада интерфејса: Користите ласерско чишћење или прскање плазмом да би се интерфејс боље залепио.
Оптимизација нумеричке симулације: Користите софтвер АНСИС или ЦОМСОЛ да бисте моделирали како термичка и механичка својства различитих материјала интерагују током процеса штампања. Ово ће вам помоћи да успоставите праве параметре.
6. Проналажење праве равнотеже између трошкова и ефикасности: Највећи проблем-производње великих размера
Метална 3Д штампа кошта 30% до 70% целокупне цене производа, а време обраде је дуго (обично 2-5 пута више од времена штампања), што отежава употребу у масовној производњи. На пример, традиционална процедура ливења за блок цилиндра мотора аутомобила кошта отприлике 500 јуана по комаду. Цена 3Д штампања и накнадне{9}}обраде, с друге стране, може бити више од 3000 јуана.
Проблеми са технологијом:
Високи трошкови опреме: Врхунски-5-обрадни центри коштају више од 5 милиона јуана, док ХИП опрема може коштати и до 20 милиона јуана.
Дужина ланца процеса: Морате да урадите неколико корака по редоследу, као што су загревање, сечење жице, уклањање носача, полирање и поново полирање.
Низак ниво аутоматизације: Ручни рад је и даље потребан за накнадну{0}}обраду сложених делова, што је чини мање ефикасним.
Одговор:
Паметна интеграција производних линија: Користите АГВ колица за повезивање 3Д штампача, пећи за термичку обраду и обрадних центара тако да се цео процес одвија аутоматски. На пример, БЛТ-С800 опрема Платинум Тецхнологи нуди уграђене- могућности онлајн детекције и адаптивне обраде.
Адитивна производња: Да бисте смањили број фаза које долазе након штампања, синхронизујте делимичну машинску обраду током процеса штампања. Мазакове ИНТЕГРЕКС и-400АМ машине могу да прелазе између ласерског облагања и глодања.
Дигитално планирање процеса: Коришћење софтвера Сиеменс НКС или Магицс за проналажење најбоље путање обраде и смањење времена мировања.