Πώς να ελέγξετε το πάχος του τοίχου όταν εκτυπώνετε 3D περιβλήματα κινητήρα EV σε μέταλλο;

Τα δείγματα επανέρχονται συχνά με ανώμαλους τοίχους. Η θερμότητα δεν διαχέεται ομοιόμορφα, οι διαστάσεις του συγκροτήματος μετατοπίζονται και ο στόχος βάρους χάνεται. Αυτά τα ζητήματα συνήθως οφείλονται στον κακό έλεγχοπάχος τοίχου με μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση. Αυτό το άρθρο καλύπτει τον τρόπο σχεδίασης, εκτύπωσης και ελέγχου του πάχους του τοίχου, ώστε τα περιβλήματα του κινητήρα EV να πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης και παραγωγής.

Το πάχος του τοίχου επηρεάζει τέσσερις βασικούς τομείς:

Διαρροή θερμότητας – ανομοιόμορφοι τοίχοι δημιουργούν θερμά σημεία και μειώνουν την απόδοση ψύξης.

Βάρος – ελαφρύτερα περιβλήματα βοηθούν το εύρος. μια πτώση 10% στο βάρος του οχήματος συνήθως βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση κατά περίπου 6-8%.

Αντοχή και ακαμψία - το περίβλημα πρέπει να χειρίζεται τη ροπή και να προστατεύει τα εσωτερικά μέρη.

Σφράγιση και συναρμολόγηση – Το σταθερό πάχος διατηρεί τις όψεις τοποθέτησης και τις επιφάνειες στεγανοποίησης σε ανοχή.

Καθώς περισσότερα προγράμματα EV υιοθετούν την κατασκευή πρόσθετων, η επιτυχημένη τρισδιάστατη εκτύπωση του περιβλήματος του κινητήρα EV εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εξαρχής λήψη του πάχους του τοίχου. Κακή έλεγχος τουπάχος τοίχου με μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωσηείναι ένας από τους πιο συνηθισμένους λόγους για τους οποίους τα πρωτότυπα αποτυγχάνουν στη λειτουργική δοκιμή.

Το πρακτικό ελάχιστο εξαρτάται από το υλικό, τη γεωμετρία και το αν ο τοίχος στηρίζεται.

Τυπικές αξιόπιστες σειρές για τη σύντηξη κρεβατιού με σκόνη λέιζερ:

AlSi10Mg: 0,8–1,2 mm για δομικούς τοίχους

Ανοξείδωτος χάλυβας (316L / 17-4PH): 0,5–0,8 mm

Τιτάνιο (Ti-6Al-4V): 0,6–1,0 mm

Μερικές φορές είναι δυνατοί λεπτότεροι τοίχοι σε μικρά,-μη δομικά χαρακτηριστικά, αλλά αυξάνουν τον κίνδυνο παραμόρφωσης, ατελούς σύντηξης ή τραχιών επιφανειών. Για τα περισσότερα μεταλλικά 3D εκτυπωμένα εξαρτήματα λεπτού τοιχώματος, είναι ασφαλέστερο να παραμείνετε στο υψηλότερο άκρο αυτών των σειρών. Το απόλυτο ελάχιστο πάχος τοιχώματος για μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να φτάσει τα 0,3–0,4 mm σε ιδανικές συνθήκες, ωστόσο αυτός ο αριθμός σπάνια είναι κατάλληλος για τοίχους περιβλήματος κινητήρα που φέρουν φορτίο-.

Σύντηξη κλίνης πούδρας έναντι άλλων διεργασιών

Το Powder bed fusion προσφέρει την καλύτερη ανάλυση και το χαμηλότερο πρακτικό ελάχιστο πάχος τοιχώματος για μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση. Άλλες διεργασίες όπως η κατευθυνόμενη εναπόθεση ενέργειας ή η εκτόξευση συνδετικού υλικού χρειάζονται γενικά παχύτερους τοίχους. Ως εκ τούτου, οι περισσότερες εργασίες στο περίβλημα του κινητήρα EV παραμένουν με τη σύντηξη κλίνης πούδρας.

Τα τυπικά προβλήματα περιλαμβάνουν:

Στρεβλώσεις μετά την αφαίρεση υποστήριξης

Χαλαρώνοντας ή κατεστραμμένες άκρες σε μη υποστηριζόμενους τοίχους

Η περίσσεια σκόνης που κολλάει σε λεπτές κάθετες επιφάνειες

Τοπική υπερθέρμανση που δημιουργεί τραχιές ή πορώδεις ζώνες

Διακύμανση πάχους που προκαλείται από θερμικές κλίσεις

Το λέιζερ θερμαίνει και ψύχει το μέταλλο εξαιρετικά γρήγορα. Το υλικό προσπαθεί να διαστέλλεται και να συστέλλεται, αλλά συγκρατείται από το περιβάλλον συμπαγές μέταλλο και την πλάκα κατασκευής. Τα λεπτά τοιχώματα στερούνται ακαμψίας, επομένως η υπολειπόμενη πίεση τα λυγίζει ή τα στρίβει εύκολα. Το αλουμίνιο είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο λόγω της υψηλής θερμικής διαστολής. Το τιτάνιο μπορεί να υπερθερμανθεί επειδή η θερμότητα δεν απομακρύνεται γρήγορα. Ο προσανατολισμός, η στρατηγική υποστήριξης και η θερμική επεξεργασία{4}}ανακούφισης από το άγχος είναι οι κύριοι τρόποι μείωσης αυτού του κινδύνου.

Στάδιο σχεδιασμού
Διατηρήστε τις μεταβάσεις πάχους σταδιακά. Προσθέστε νευρώσεις όπου χρειάζεται επιπλέον ακαμψία. Χρησιμοποιήστε στρογγυλεμένες γωνίες αντί για αιχμηρές. Τα μεγάλα μη υποστηριζόμενα λεπτά τμήματα προκαλούν σχεδόν πάντα προβλήματα.

Δόμηση προσανατολισμού και υποστηρίξεων
Προσανατολίστε τους κρίσιμους λεπτούς τοίχους όσο πρακτικά κατακόρυφα. Τοποθετήστε τα στηρίγματα όπου μπορούν να αφαιρεθούν καθαρά. Οι αυτοστηριζόμενες γωνίες μειώνουν την ποσότητα στήριξης που απαιτείται.

Παράμετροι διαδικασίας
Η ισχύς λέιζερ, η ταχύτητα σάρωσης και το σχέδιο καταπακτής πρέπει να ταιριάζουν με το πάχος και το υλικό του τοίχου. Οι λεπτότεροι τοίχοι συνήθως χρειάζονται μικρότερη εισροή ενέργειας για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση.

Επεξεργασία ανάρτησης-
Σχεδόν πάντα απαιτείται θερμική επεξεργασία-ανακούφισης από το στρες. Αφήστε το υλικό μηχανικής κατεργασίας στις επιφάνειες στεγανοποίησης και στερέωσης, ώστε οι τελικές διαστάσεις να μπορούν να διορθωθούν μετά τη θερμική επεξεργασία και την αφαίρεση του στηρίγματος.

Επιθεώρηση
Χρησιμοποιήστε σάρωση CT για εσωτερικά χαρακτηριστικά, CMM για εξωτερικές διαστάσεις και άμεσες μετρήσεις πάχους σε πολλά σημεία. Ελέγξτε τόσο το μέσο πάχος όσο και την τοπική διακύμανση.

Ένας πελάτης χρειαζόταν ένα αλουμινένιο περίβλημα κινητήρα EV με επιθετικούς στόχους βάρους και εσωτερικά κανάλια ψύξης. Το πρώτο σχέδιο περιελάμβανε πολλούς τοίχους κάτω από 0,8 mm και απότομες αλλαγές πάχους.

Ο κατασκευαστής μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης εξέτασε το μοντέλο, ανύψωσε τους κρίσιμους τοίχους σε 1,0–1,2 mm, πρόσθεσε τοπικές νευρώσεις και προσάρμοσε τον προσανατολισμό κατασκευής. Τα πρώτα-εξαρτήματα του άρθρου εκτυπώθηκαν σε AlSi10Mg,-ανακουφίστηκαν από το άγχος και το φινίρισμα-επεξεργάστηκε με μηχανική επεξεργασία σε όψεις κλειδιών. Η διακύμανση του πάχους του τοιχώματος παρέμεινε εντός ±0,12 mm στα κρίσιμα τμήματα και το περίβλημα πληρούσε τόσο τους στόχους βάρους όσο και τους θερμικούς στόχους. Μια πιλοτική διαδρομή 18 τεμαχίων παραδόθηκε σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα με πλήρεις εκθέσεις επιθεώρησης. Η συνεργασία με ένα ικανό εργοστάσιο τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων που κατανοεί τη συμπεριφορά του πάχους τοίχου της τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων μετέτρεψε έναν επικίνδυνο σχεδιασμό σε επαναλαμβανόμενη διαδικασία.

Ποιο είναι το αποδεδειγμένο ελάχιστο πάχος τοιχώματος για AlSi10Mg, ανοξείδωτο και τιτάνιο σε μέρη παρόμοιου μεγέθους;

Μπορείτε να μοιραστείτε πρόσφατα δεδομένα CMM ή CT από εργασίες λεπτού-τοίχου;

Πώς χειρίζεστε την ανακούφιση από το στρες και την αφαίρεση υποστήριξης σε σύνθετα περιβλήματα;

Τι υλικό κατεργασίας προτείνετε για στεγανοποίηση και τοποθέτηση όψεων;

Υποστηρίζετε τόσο πρωτότυπες ποσότητες όσο και χονδρικά μεταλλικά εκτυπωμένα εξαρτήματα 3D;

Αυτές οι ερωτήσεις σας βοηθούν να κρίνετε εάν ένας προμηθευτής προσαρμοσμένου μεταλλικού 3D εκτυπωμένου περιβλήματος κινητήρα έχει πραγματική εμπειρία στον έλεγχο του πάχους τοιχώματος μετάλλων τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Τα αξιόπιστα αποτελέσματα λεπτού-τοιχώματος προέρχονται από πειθαρχημένο έλεγχο διαδικασίας αντί να κυνηγούν το χαμηλότερο θεωρητικό πάχος. Οι ομάδες που συνδυάζουν κανόνες σχεδίασης ήχου με έμπειρο συντονισμό παραμέτρων και σωστή επεξεργασία-ανάρτησης επιτυγχάνουν σταθερά καλύτερη σταθερότητα διαστάσεων και υψηλότερη απόδοση.