Πώς να αποτρέψετε την παραμόρφωση σε λεπτούς-μεταλλικούς τοίχους 3D τυπωμένα μέρη κινητήρα

Ολοκληρώνετε ένα ελαφρύ εξάρτημα εισαγωγής ή ένα περίβλημα κινητήρα με λεπτό{{0} τοίχωμα, το στέλνετε για Μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση και το εξάρτημα επανέρχεται με ένα κρίσιμο τοίχωμα παραμορφωμένο κατά 0,2–0,3 mm. Δεν κάθεται πλέον επίπεδο ούτε ευθυγραμμίζεται με τα ζευγαρώματα. Αυτό συμβαίνει τακτικά με μεταλλικά πρόσθετα εξαρτημάτων λεπτών-τοιχωμάτων, ειδικά όταν η υπολειπόμενη τάση δεν αντιμετωπίζεται από την αρχή.

Η παραμόρφωση δεν είναι μυστηριώδης. Προέρχεται από προβλέψιμη θερμική συμπεριφορά και οι έλεγχοι είναι επίσης προβλέψιμοι. Παρακάτω ακολουθεί μια πρακτική ματιά στο γιατί συμβαίνει και τι λειτουργεί πραγματικά για να διατηρείται τα εξαρτήματα του κινητήρα με λεπτό-τοίχωμα εντός της ανοχής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Γιατί στραβώνουν τα μεταλλικά εξαρτήματα λεπτού-τοίχου

Σε DMLS ή SLM, ένα λέιζερ λιώνει έναν μικρό όγκο σκόνης σε υψηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια το υλικό ψύχεται εξαιρετικά γρήγορα. Η γύρω σκόνη και το στερεοποιημένο μέταλλο παραμένουν πολύ πιο δροσερά. Αυτή η απότομη διαφορά θερμοκρασίας δημιουργεί υπολειπόμενη τάση.

Τα λεπτά τοιχώματα υποφέρουν περισσότερο επειδή έχουν χαμηλή ακαμψία και περιορισμένες διαδρομές διαφυγής θερμότητας. Τρία ζητήματα εμφανίζονται επανειλημμένα:

Υπολειπόμενη τάση που κλειδώνεται από επαναλαμβανόμενους- κύκλους ψύξης

Υποστηρίγματα που είναι πολύ αδύναμα ή κακώς τοποθετημένα, έτσι ώστε το εξάρτημα να μπορεί να βγει από το σχήμα κατά την ψύξη

Συσσώρευση θερμότητας σε λεπτά τμήματα που δεν μπορούν να αποβάλουν θερμική ενέργεια αρκετά γρήγορα

Όταν συνδυάζονται αυτοί οι παράγοντες, ένας τοίχος που φαινόταν τέλειος στο μοντέλο CAD μπορεί εύκολα να μετακινηθεί αρκετά ώστε να τεθούν εκτός ανοχής οι επιφάνειες τοποθέτησης ή οι επιφάνειες στεγανοποίησης.

Αποκτήστε πρώτα το σχέδιο τοίχου σωστά
Το ομοιόμορφο πάχος συμπεριφέρεται καλύτερα από τα ξαφνικά άλματα από χοντρό σε λεπτό. Η προσθήκη ελαφρών ραβδώσεων ή φιλετών σε μη-μη κρίσιμες περιοχές συχνά αυξάνει την ακαμψία κατά τη διάρκεια της κατασκευής χωρίς να καταστρέφει το στόχο βάρους. Τα μεγάλα επίπεδα μη υποστηριζόμενα ανοίγματα είναι συχνές ζώνες προβλημάτων που-τα διαλύουν ή τα υποστηρίζουν σωστά. Αυτά είναι τα βασικά των κατευθυντήριων γραμμών σχεδίασης τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλου λεπτού τοιχώματος που μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

Προσανατολίστε το μέρος έχοντας κατά νου το άγχος
Οι κάθετοι ή γωνιακοί προσανατολισμοί για κρίσιμα λεπτά τοιχώματα συνήθως μειώνουν την περιοχή που τήκεται ανά πάσα στιγμή και αλλάζουν όπου συγκεντρώνεται η υπολειπόμενη τάση. Ο προσανατολισμός αποφασίζει επίσης ποιες επιφάνειες θα φέρουν σημάδια στήριξης, επομένως τα λειτουργικά πρόσωπα χρειάζονται έγκαιρη προσοχή.

Χρησιμοποιήστε στηρίγματα και ως άγκυρες και ως μονοπάτια θερμότητας
Τα στηρίγματα δεν υπάρχουν μόνο για να σταματήσουν την πτώση του εξαρτήματος. Σε ζώνες υψηλής-καταπόνησης χρειάζονται αρκετή διατομή-για να αντιστέκονται στις δυνάμεις έλξης και να μεταφέρουν τη θερμότητα. Τα ομοιόμορφα λεπτά στηρίγματα συχνά αποτυγχάνουν ακριβώς στα σημεία που έχουν μεγαλύτερη σημασία.

Ελέγξτε τις παραμέτρους και χρησιμοποιήστε προθέρμανση όταν είναι διαθέσιμη
Σταθερά, επικυρωμένα σύνολα παραμέτρων για το συγκεκριμένο κράμα και το μηχάνημα έχουν μεγαλύτερη σημασία από τη συνεχή επεξεργασία. Η προθέρμανση του υποστρώματος μειώνει το κενό θερμοκρασίας μεταξύ της δεξαμενής τήξης και του υπόλοιπου τμήματος, γεγονός που μειώνει άμεσα την υπολειμματική τάση.

Ανακουφίστε-το άγχος όσο το εξάρτημα είναι ακόμα στο πιάτο
Αυτό το μεμονωμένο βήμα αποτρέπει ένα μεγάλο μερίδιο παραμόρφωσης των τελευταίων- σταδίων. Η θερμική επεξεργασία χαλαρώνει το άγχος ενώ η πλάκα κατασκευής εξακολουθεί να διατηρεί τη γεωμετρία. Το να κόψετε πρώτα το εξάρτημα και μετά να-επεξεργαστείτε με θερμότητα είναι ένας συνηθισμένος λόγος που εμφανίζεται παραμόρφωση αφού το εξάρτημα φαίνεται καλά στο μηχάνημα.

Τα κράματα τιτανίου όπως το Ti-6Al-4V μεταδίδουν τη θερμότητα ελάχιστα σε σύγκριση με πολλούς χάλυβες ή κράματα αλουμινίου. Η θερμότητα παραμένει εντοπισμένη περισσότερο, επομένως η υπολειπόμενη τάση μπορεί να είναι υψηλότερη. Οι ίδιες μέθοδοι ελέγχου-προσεκτικός σχεδιασμός, προσανατολισμός, στιβαρά στηρίγματα, πειθαρχία παραμέτρων και δεσμευμένη πλάκα{10}}ανακούφιση του στρες-ισχύουν απευθείας στα ιατρικά εμφυτεύματα τρισδιάστατης εκτύπωσης από κράματα τιτανίου. Αυτά τα μέρη διαθέτουν επίσης λεπτά τοιχώματα, πολύπλοκα πλέγματα και μηδενικό χώρο για μετατόπιση διαστάσεων. Η εμπειρία που αποκτήθηκε σε εξαρτήματα κινητήρα λεπτού τοιχώματος μεταφέρεται καλά στις εργασίες ιατρικών εμφυτευμάτων και αντίστροφα.

Η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση σάς δίνει σχεδόν-δικτυωτό σχήμα. Συνήθως δεν παρέχει τελικές ανοχές σε επιφάνειες στεγανοποίησης, επιφάνειες ρουλεμάν ή ακριβή σημεία στερέωσης. Αυτά τα χαρακτηριστικά χρειάζονται σχεδόν πάντα κατεργασία CNC. Η ίδια υβριδική προσέγγιση είναι στάνταρ για τα ιατρικά προϊόντα με μηχανική επεξεργασία CNC ακριβείας: η κατασκευή προσθέτων δημιουργεί τη σύνθετη γεωμετρία και το CNC φέρνει κρίσιμες επιφάνειες σε προδιαγραφές. Ο σχεδιασμός του τυπωμένου τυφλού με κατάλληλο υλικό μηχανικής κατεργασίας στις όψεις των κλειδιών καθιστά τον συνδυασμό αποτελεσματικό.

Σε ένα εξάρτημα που σχετίζεται με κινητήρα από κράμα τιτανίου-με λεπτό τοίχωμα-, οι πρώτες κατασκευές έδειξαν περίπου 0,25 mm στρέβλωση σε μια επιφάνεια τοποθέτησης μετά την αφαίρεση του στηρίγματος. Το πάχος του τοιχώματος στην πληγείσα περιοχή ήταν κάτω από 1,5 mm και ο αρχικός προσανατολισμός άφηνε ένα μεγάλο οριζόντιο άνοιγμα.

Η αναθεωρημένη προσέγγιση περιελάμβανε πιο ομοιόμορφες μεταβάσεις τοίχων, πρόσθετη τοπική ακαμψία, καλύτερο προσανατολισμό κατασκευής, ισχυρότερα στηρίγματα στη ζώνη υψηλής- καταπόνησης, ανακούφιση από το στρες ενώ ήταν ακόμα προσαρτημένο στην πλάκα κατασκευής και σκόπιμη κατεργασία στην κρίσιμη επιφάνεια. Μετά το φινίρισμα με CNC, η επιφάνεια τοποθέτησης έφτασε στην απαιτούμενη ανοχή και το τμήμα συναρμολογήθηκε χωρίς προβλήματα. Η βελτίωση προήλθε από την επεξεργασία του σχεδιασμού, της διαδικασίας, της θερμικής επεξεργασίας και της μηχανικής κατεργασίας ως ένα σύστημα αντί για ξεχωριστά βήματα.

Δεν λειτουργούν εξίσου καλά κάθε κατασκευαστής μεταλλικών τρισδιάστατων εκτυπώσεων ή μεταλλικών 3D εκτυπώσεων. Τα χρήσιμα σήματα περιλαμβάνουν:

Αποδεδειγμένη εμπειρία με γεωμετρίες λεπτών-τοίχων και τα κράματα που χρησιμοποιείτε στην πραγματικότητα

Ανακούφιση-στο σπίτι ή στενά συνδεδεμένο στρες, ικανότητα HIP όταν χρειάζεται και φινίρισμα CNC

Κατάλληλα εργαλεία επιθεώρησης και συνήθεια ελέγχου για υπολειπόμενες-επιδράσεις στρες

Τεκμηριωμένος έλεγχος διεργασίας αντί για μια-απενεργοποίηση εικασίας παραμέτρων

Δυνατότητα μετάβασης από το πρωτότυπο σε μικρά-μεταλλικά εξαρτήματα που εκτυπώνονται σε παρτίδες ή χονδρική χωρίς μείωση ποιότητας-

Ένα κατάστημα που συζητά έγκαιρα τον κίνδυνο παραμόρφωσης και τις προσαρμογές του σχεδιασμού είναι συνήθως πιο αξιόπιστο από ένα κατάστημα που αναφέρει απλώς μια τιμή ανά ανταλλακτικό.