Πώς να επιτύχετε συναρμολόγηση υψηλής-ακρίβειας μετά από μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση;

1. Βελτιστοποίηση σχεδίασης: Σταματήστε τα σφάλματα συναρμολόγησης προτού συμβούν.
Δυναμική αντιστάθμιση και κατανομή ανοχής
Με βάση τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας εκτύπωσης (για παράδειγμα, ακρίβεια SLM ± 0,05 mm και EBM ± 0,1 mm), αφήστε χώρο για ανοχές συναρμολόγησης στο στάδιο του τρισδιάστατου μοντέλου. Για παράδειγμα, η επιφάνεια όπου συναντώνται τα πτερύγια του στροβίλου και ο δίσκος ενός κινητήρα αεροσκάφους πρέπει να διατηρείται εντός ανοχής ± 0,02 mm. Η λειτουργία "οριζόντιας επέκτασης" μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντισταθμίσει τη συρρίκνωση του υλικού κατά την εκτύπωση (για παράδειγμα, το ποσοστό συρρίκνωσης ενός κράματος τιτανίου είναι περίπου 0,8%). Το λογισμικό προσομοίωσης VoxelDance Engineering βοήθησε την Guangzhou Ruitong Additive Manufacturing Company να βελτιώσει την αντιστάθμιση παραμόρφωσης των οδοντικών εμφυτευμάτων. Αυτό μείωσε την παραμόρφωση του δακτυλίου τοποθέτησης από 0,3 mm σε 0,1 mm, γεγονός που διόρθωσε το πρόβλημα της ακρίβειας συναρμολόγησης.
Τυποποιημένες διεπαφές και αρθρωτός σχεδιασμός
Χρησιμοποιώντας συμβατικές μεθόδους σύνδεσης, όπως συνδέσεις διασύνδεσης USB και δομές στερέωσης και τένοντα στυλ Lego-για να διευκολύνετε τη συναρμολόγηση. Για παράδειγμα, το αγωνιστικό μοντέλο OpenRC F1 έχει τυποποιημένες διεπαφές που διευκολύνουν τους χρήστες να αλλάζουν εξαρτήματα όπως ελαστικά και ουρά πτερύγια. Για περίπλοκες κατασκευές, μπορούν να χωριστούν σε μικρότερα, ξεχωριστά μέρη (όπως ενώσεις, σύνδεσμοι και κελύφη βραχιόνων ρομπότ) που μπορούν να εκτυπωθούν και να συναρμολογηθούν ανεξάρτητα. Αυτό διευκολύνει την επιδιόρθωση και την αναβάθμιση αργότερα.
Υποστήριξη βελτιστοποίησης και ματίσματος εκτύπωσης με όψη{0}}προς τα κάτω
Χρησιμοποιήστε την επιφάνεια που πρέπει να συναρμολογηθεί ως βάση εκτύπωσης και χρησιμοποιήστε την επιπεδότητα του πρώτου στρώματος για να κάνετε το μάτισμα πιο ακριβές. Για παράδειγμα, όταν εκτυπώνετε δύο ημι{1}}μοντέλα, η όψη προς τα κάτω μπορεί να επηρεάσει λιγότερο τη ραφή από τη στρώση. Η μείωση της επιφάνειας επαφής με δικτυωτό ή κωνικό στήριγμα διευκολύνει την αφαίρεση στη συνέχεια. Για παράδειγμα, τα αντικείμενα από ανοξείδωτο χάλυβα 316 λίτρων χρησιμοποιούν τεχνική σάρωσης σκακιέρας και σάρωση μετατόπισης περιγράμματος για να κάνουν την επιφάνεια λιγότερο τραχιά, από Ra12 μm σε Ra3,2 μm.
2. Έλεγχος διαδικασίας: ακριβής διαχείριση των ρυθμίσεων εκτύπωσης
Βελτιστοποίηση της ενεργειακής πυκνότητας
Μπορείτε να ρυθμίσετε το σχήμα της λιωμένης πισίνας αλλάζοντας την ισχύ λέιζερ, την ταχύτητα σάρωσης και το πάχος του στρώματος. Αυτό μπορεί να βοηθήσει στην πρόληψη προβλημάτων όπως η σφαιροειδοποίηση και η ατελής σύντηξη. Για παράδειγμα, η ενεργειακή πυκνότητα του κράματος τιτανίου Ti6Al4V πρέπει να διατηρείται μεταξύ 60 και 120 J/mm³. Εάν η ισχύς είναι πολύ χαμηλή ή η ταχύτητα είναι πολύ γρήγορη, η δύναμη σύνδεσης του ενδιάμεσου στρώματος μπορεί να μην είναι αρκετά ισχυρή. Εάν η ενεργειακή πυκνότητα είναι πολύ υψηλή, μπορεί να προκαλέσει ρωγμές θερμικής καταπόνησης.
Διατηρώντας τον αέρα καθαρό και τη σωστή θερμοκρασία
Για να μην οξειδωθεί το μέταλλο, προστίθεται-αέριο αργό ή άζωτο υψηλής καθαρότητας (με επίπεδο οξυγόνου μικρότερο από 0,1%) σε κάθε βήμα. Για παράδειγμα, η προθέρμανση του υποστρώματος στους 150–200 βαθμούς πριν από την εκτύπωση του κράματος αλουμινίου AlSi10Mg βοηθά στη μείωση της θερμικής καταπόνησης και στη διακοπή της παραμόρφωσης. Επίσης, η χρήση της τεχνολογίας συνεργατικής σάρωσης πολλαπλών-ακτίνων μπορεί να κατανείμει ομοιόμορφα την εισερχόμενη θερμότητα και να μειώσει την υπολειμματική τάση.
Παρακολούθηση στο διαδίκτυο και παροχή σχολίων σε κλειστό βρόχο
Χρησιμοποιούνται υπέρυθρα θερμόμετρα, κάμερες πισίνας τήξης και άλλοι αισθητήρες για να παρακολουθείτε το πεδίο θερμοκρασίας και το σχήμα της λίμνης τήξης σε πραγματικό χρόνο κατά την εκτύπωση. Για παράδειγμα, μια εταιρεία χρησιμοποιεί αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης για να εξετάσει τις αλλαγές στο πλάτος της δεξαμενής τήξης, να μεταβάλλει αυτόματα την ισχύ του λέιζερ και το χαμηλότερο πορώδες από 0,5% σε λιγότερο από 0,1%, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την πυκνότητα του υλικού.
3. Μετα{1}}Τεχνολογία επεξεργασίας: βελτίωση της επιφάνειας και διατήρηση του σχήματός της.
Η θερμική επεξεργασία απαλλάσσει την πίεση στο εσωτερικό του υλικού.
Η ανόπτηση, όπως η θέρμανση κράματος τιτανίου σε αργό στους 800 βαθμούς για δύο ώρες, μπορεί να απαλλαγεί από την υπολειπόμενη τάση που συσσωρεύεται κατά την εκτύπωση και να σταματήσει την παραμόρφωση κατά τη συναρμολόγηση. Το σβήσιμο και το σκλήρυνση μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να γίνουν τα μέρη υψηλής αντοχής σκληρότερα και σκληρότερα. Παράδειγμα αποτελούν τα εξαρτήματα από κράμα-με βάση το νικέλιο υψηλής-θερμοκρασίας που έχουν υποστεί επεξεργασία με θερμή ισοστατική πίεση (HIP). Η πυκνότητά τους είναι σχεδόν 100%, και η αντοχή τους στην κόπωση έχει αυξηθεί περισσότερο από 30%.
Κατεργασία ακριβείας και επιφανειακή επεξεργασία με μηχανήματα
Επεξεργασία CNC: Για λειτουργικές επιφάνειες όπως οι επιφάνειες ζευγαρώματος ρουλεμάν, αφήστε χώρο 0,1–0,3 mm. Χρησιμοποιήστε μια εργαλειομηχανή CNC με πέντε άξονες για να επιτύχετε ακριβείς απαιτήσεις επιπεδότητας 0,02 mm και τραχύτητας Ra3,2.
Η ηλεκτρολυτική στίλβωση είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί ηλεκτροχημικές αρχές για να απαλλαγεί από μικρά χτυπήματα στην επιφάνεια των εξαρτημάτων από κράμα αλουμινίου. Αυτό μειώνει την τραχύτητα της επιφάνειας από Ra6 μ m σε Ra0,2 μ m και δημιουργεί ένα στρώμα παθητικοποίησης που κάνει τα μέρη πιο ανθεκτικά στη διάβρωση.
Χρησιμοποιώντας Al 2 O3 ή γυάλινες χάντρες για να χτυπήσετε την επιφάνεια με υψηλή ταχύτητα, η επεξεργασία αμμοβολής απαλλάσσει την υπολειμματική σκόνη και κάνει την επιφάνεια να φαίνεται πιο συνεπής. Για παράδειγμα, μια συγκεκριμένη εταιρεία χρησιμοποίησε αμμοβολή για να προσαρμόσει την τραχύτητα της επιφάνειας των εμφυτευμάτων 3D-εκτυπωμένων από κράμα τιτανίου σε Ra1,6 μm, κάτι που βοήθησε τα οστικά κύτταρα να κολλήσουν σε αυτά.
Αντιστάθμιση παραμόρφωσης που οδηγείται από προσομοίωση
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε λογισμικό όπως το VoxelDance Engineering για να προσομοιώσετε ολόκληρη τη διαδικασία εκτύπωσης, να μαντέψετε πώς θα αλλάξουν τα πράγματα και να δημιουργήσετε μοντέλα για αποζημίωση. Μια συγκεκριμένη εταιρεία, για παράδειγμα, μείωσε την παραμόρφωση των εξαρτημάτων μετά από προσαρμογή προσομοίωσης από 0,5 mm σε 0,05 mm για τα ακροφύσια καυσίμου των κινητήρων αεροσκαφών και έκανε το διάκενο της συναρμολόγησης ακόμη και κατά 80%.
4. Σχέδιο για να συνδυάσετε τα πράγματα: Φροντίστε να είναι όλα σωστά σε τακτική βάση
Μια πλατφόρμα για τη συναρμολόγηση πραγμάτων που είναι πολύ άκαμπτη
Χρησιμοποιώντας μια βάση υψηλής-ακαμψίας, ένα ακριβές σύστημα μετάδοσης και καθοδήγησης και έναν ολοκληρωμένο σχεδιασμό για τη μείωση της επίδρασης της παραμόρφωσης του εξοπλισμού στην ομοαξονικότητα της συναρμολόγησης. Για παράδειγμα, στη γραμμή συναρμολόγησης για ανθρωποειδείς κινητήρες ρομπότ, χρησιμοποιείται σχεδιασμός περιβαλλοντικής προσαρμογής (όπως η διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας) για τη μείωση του αριθμού των λαθών του συστήματος.
Συναρμολόγηση για οπτική τοποθέτηση και έλεγχο δύναμης
Προσθέστε ένα σύστημα όρασης υψηλής Ταυτόχρονα, στο άκρο τοποθετούνται ενσωματωμένοι αισθητήρες ελέγχου δύναμης για να παρακολουθούν τις αλλαγές στη δύναμη και τη ροπή σε πραγματικό χρόνο σε διάφορες κατευθύνσεις, καθιστώντας δυνατή την "ευέλικτη εισαγωγή". Για παράδειγμα, μια εταιρεία χρησιμοποιεί τεχνολογία ελέγχου δύναμης για να εμποδίσει τη μεταβολή του συγκροτήματος του κινητήρα και της δύναμης πίεσης κατά περισσότερο από ± 5N, γεγονός που εμποδίζει τα ρουλεμάν να σπάσουν.
Ανατροφοδότηση σε κλειστό βρόχο και ικανότητα ανίχνευσης δεδομένων
Συλλογή δεδομένων σχετικά με την πίεση, τη μετατόπιση, τη ροπή και άλλους παράγοντες σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συναρμολόγησης και σύγκρισή τους με το προκαθορισμένο παράθυρο διεργασίας. Το σύστημα θα σημάνει αυτόματα συναγερμό ή θα λάβει μέτρα εάν κάτι πάει στραβά. Για παράδειγμα, μια εταιρεία πραγματοποιεί ξεχωριστά αρχεία διαδικασίας συναρμολόγησης για κάθε ανθρωποειδές μοτέρ ρομπότ, παρέχει στατιστικό έλεγχο διεργασιών (SPC) και ιχνηλασιμότητα ποιότητας και κάνει τη συνοχή της παρτίδας καλύτερη από 99,9%.
5. Περιπτώσεις και τάσεις του κλάδου που πρέπει να περιμένουμε
Τομέας της αεροδιαστημικής
Η GE Aviation χρησιμοποιεί τεχνολογία SLM για την εκτύπωση ακροφυσίων καυσίμου για κινητήρες LEAP. Αυτό συνδυάζει 20 κομμάτια σε ένα, καθιστώντας το 25% πιο ελαφρύ και διαρκεί 5 φορές περισσότερο. Χάρη στον συνδυασμένο έλεγχο της βελτιστοποίησης παραμέτρων εκτύπωσης και της κατεργασίας ακριβείας CNC, η ακρίβεια συναρμολόγησής του είναι ± 0,01 mm.
Τομέας ιατρικών εμφυτευμάτων
Η Johnson&Johnson DePuy Synthes χρησιμοποιεί τρισδιάστατα εκτυπωμένα κύπελλα κοτύλης από κράμα τιτανίου για να διατηρεί την επιφάνεια λεία κάτω από το Ra0,8 μ m χρησιμοποιώντας ηλεκτρολυτική στίλβωση. Αυτό, μαζί με ένα πορώδες δομικό σχέδιο, επιταχύνει την ανάπτυξη των οστών κατά 40%.