Τα πρώτα πέντε μέρη πέφτουν κατευθείαν στη θέση τους. Μέχρι την τριακοστή η εφαρμογή είναι πιο σφιχτή. Μέχρι το ογδόντα μερικοί απλά δεν θα συγκεντρωθούν. Όταν παραγγέλνεις 100 συγκρότημαΜεταλλικά 3D τυπωμένα εξαρτήματα, το πραγματικό πρόβλημα είναι σπάνια μια καθαρή απόρριψη-είναι ότι κάθε μέρος είναι λίγο διαφορετικό από το προηγούμενο. Αυτή η αργή μετατόπιση μπορεί να σταματήσει μια γραμμή συναρμολόγησης, να αναγκάσει την επιλεκτική τοποθέτηση ή να καταστρέψει ένα πρόγραμμα παραγωγής.
Αυτό το άρθρο εξηγεί γιατί τα εξαρτήματα από την ίδια κατασκευή εξακολουθούν να διαφέρουν, πώς είναι η ρεαλιστική συνοχή στην πράξη και τα συγκεκριμένα βήματα που διατηρούν σταθερές τις διαστάσεις από το ένα κομμάτι στο τεμάχιο εκατό. Ακολουθεί ένα παράδειγμα παραγωγής και μια λίστα ελέγχου προμηθευτή.
Γιατί τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται στην ίδια παρτίδα εξακολουθούν να είναι διαφορετικά
Ακόμη και στο ίδιο μηχάνημα με το ίδιο αρχείο, εμφανίζονται μικρές διαφορές. Τέσσερις παράγοντες ευθύνονται για το μεγαλύτερο μέρος της παραλλαγής.
Θερμότητα και συρρίκνωση
Το λέιζερ δημιουργεί απότομες κλίσεις θερμοκρασίας. Η υπολειμματική τάση δημιουργείται καθώς τα στρώματα ψύχονται με διαφορετικούς ρυθμούς. Αργότερα, όταν το εξάρτημα υποστεί θερμική-επεξεργασία ή αποκοπή από την πλάκα, αυτή η πίεση χαλαρώνει και το εξάρτημα μπορεί να μετακινηθεί. Οι μετρήσεις του κλάδου δείχνουν συνήθως την υπολειπόμενη τάση και την παραμόρφωση που προκύπτει ως μία από τις μεγαλύτερες πηγές διαστάσεων λάθους στη σύντηξη σε σκόνη-σύντηξης κλίνης-που συχνά συμβάλλει αρκετά δέκατα του χιλιοστού εάν αφεθεί ανεξέλεγκτη.
Όπου το εξάρτημα κάθεται στην πλάκα κατασκευής
Οι ρυθμοί ψύξης, η ροή αερίου και οι συνθήκες στήριξης αλλάζουν από το κέντρο της πλάκας προς τις άκρες. Ένα πανομοιότυπο τμήμα τυπωμένο σε μια γωνία μπορεί να τελειώσει μερικά δέκατα του χιλιοστού διαφορετικό από το ίδιο μέρος που τυπώνεται στη μέση της ίδιας κατασκευής.
Η ποιότητα της σκόνης αλλάζει
Η φρέσκια σκόνη και η επαναχρησιμοποιημένη σκόνη δεν είναι πανομοιότυπες. Η κατανομή μεγέθους σωματιδίων, το επίπεδο οξυγόνου και η δυνατότητα ροής αλλάζουν με την ανακύκλωση. Εάν δεν γίνεται αυστηρή διαχείριση της παρτίδας σκόνης, η δεξαμενή τήξης και η τελική πυκνότητα μπορεί να ποικίλλουν αρκετά ώστε να επηρεάσουν το τελικό μέγεθος.
Κατάσταση μηχανήματος
Η ισχύς λέιζερ, η εστίαση και η απόδοση του επαναβαφής αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Χωρίς τακτικούς ελέγχους, το ίδιο ψηφιακό αρχείο μπορεί να παράγει ελαφρώς διαφορετικά αποτελέσματα σε διαδοχικές εκδόσεις.
Αυτά τα εφέ παραμένουν κρυμμένα σε ένα μόνο πρωτότυπο. Σε 100 μέρη γίνονται ορατά και δαπανηρά.
Τι σημαίνει πραγματικά «Συνεπής».
Οι αγοραστές ζητούν μερικές φορές ±0,05 mm για κάθε χαρακτηριστικό. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί σε μερικές κρίσιμες όψεις μετά από δευτερεύουσα κατεργασία, αλλά σπάνια είναι ρεαλιστικό για ως-όπως χτισμένες επιφάνειες σε ένα περίπλοκο τμήμα.
Σε καλή-βιομηχανική SLM, τα τυπικά αποτελέσματα μοιάζουν με αυτό:
Γενικές διαστάσεις: ±0,1 έως ±0,2 mm (ή περίπου ±0,1–0,2 % του ονομαστικού μεγέθους)
Κρίσιμες διεπαφές μετά από ελαφριά κατεργασία: ±0,05 mm ή καλύτερα
Μεγαλύτερα ή{0}}εξαρτήματα υψηλής πίεσης με χαλαρό έλεγχο διεργασίας: η απόκλιση μπορεί να φτάσει τα ±0,3 mm
Η πρακτική προσέγγιση είναι να επισημάνετε τις διαστάσεις που επηρεάζουν πραγματικά τη συναρμολόγηση ή τη λειτουργία και να αποδεχτείτε λειτουργικές ανοχές στα υπόλοιπα. Ο υπερβολικός-προσδιορισμός κάθε επιφάνειας αυξάνει το κόστος και τον χρόνο παράδοσης χωρίς να βελτιώνεται το τελικό προϊόν. Η σαφής συμφωνία για τα κρίσιμα χαρακτηριστικά είναι το θεμέλιο της αξιόπιστηςμεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωσηακρίβεια διαστάσεων.
Μια λίστα ελέγχου 7 βημάτων για να διατηρήσετε τα μεγέθη συνεπή
Σχεδιάστε το μέρος για τη διαδικασία
Προσανατολίστε τις κρίσιμες επιφάνειες για να μειώσετε την επαφή στήριξης και την υπολειπόμενη καταπόνηση. Μεγάλες επίπεδες περιοχές παράλληλα με την πλάκα κατασκευής συχνά μετακινούνται περισσότερο κατά τη διάρκεια της ψύξης-. Η κλίση ή η έγκαιρη προσαρμογή τους εξοικονομεί προβλήματα αργότερα.
Κλειδώστε την παρτίδα υλικού και σκόνης
Καθορίστε το ακριβές κράμα και διατηρήστε την ίδια παρτίδα σκόνης-ή αυστηρά όρια ανακύκλωσης-για ολόκληρη την παραγγελία. Το Switching powder mid-job είναι ένας από τους πιο γρήγορους τρόπους εισαγωγής της μετατόπισης μεγέθους.
Παγώστε τις παραμέτρους εκτύπωσης
Μόλις μια δοκιμαστική κατασκευή επιβεβαιώσει τις ρυθμίσεις, αφήστε αμετάβλητη την ισχύ λέιζερ, την ταχύτητα σάρωσης, το πάχος του στρώματος και τη στρατηγική χάραξης. Ακόμη και μικρές «βελτιώσεις» κατά την παραγωγή μπορούν να μετατοπίσουν ολόκληρη την παρτίδα.
Διατηρήστε τη διάταξη και τον προσανατολισμό συνεπή
Εκτυπώστε κάθε μέρος με τον ίδιο προσανατολισμό και, όσο το δυνατόν περισσότερο, σε παρόμοια σημεία στο πιάτο. Η τυχαία τοποθέτηση προσθέτει περιττές παραλλαγές.
Αντισταθμίστε τη συρρίκνωση με μια σύντομη σειρά δοκιμών
Εκτελέστε μερικά κομμάτια βαθμονόμησης, μετρήστε τα και εφαρμόστε έναν συντελεστή κλίμακας ή μετατόπιση στο αρχείο κατασκευής πριν ξεκινήσετε την πλήρη ποσότητα. Αυτό το βήμα από μόνο του συχνά αφαιρεί το μεγαλύτερο συστηματικό σφάλμα.
Ανακουφίστε-το άγχος όσο τα εξαρτήματα είναι ακόμα στο πιάτο
Η θερμική επεξεργασία πριν από την απελευθέρωση των εξαρτημάτων αφήνει την υπολειπόμενη πίεση να χαλαρώσει όσο η γεωμετρία εξακολουθεί να είναι περιορισμένη. Το κόψιμο πρώτα και η θερμική-επεξεργασία αργότερα είναι μια συχνή αιτία καθυστερημένης παραμόρφωσης.
Μετρήστε και καταγράψτε
Χρησιμοποιήστε ένα CMM ή δομημένο-σαρωτή φωτός στα πρώτα άρθρα και σε ένα καθορισμένο σχέδιο δειγματοληψίας μέσω της παρτίδας. Κρατήστε τα δεδομένα. Οι ανιχνεύσιμες μετρήσεις είναι ο μόνος αξιόπιστος τρόπος για να αποδειχθεί η συνέπεια και να εντοπιστεί νωρίς η μετατόπιση.
Αυτά τα χειριστήρια μετατρέπουν μια παραγγελία 100 τεμαχίων από ένα στοίχημα σε επαναλαμβανόμενη διαδικασία.
Μελέτη περίπτωσης – Σταθερά αποτελέσματα σε μια σειρά επανάληψης 100 τεμαχίων
Ένας Ευρωπαίος κατασκευαστής εξοπλισμού χρειαζόταν 100 περιβλήματα από ανοξείδωτο-χάλυβα με εσωτερικά κανάλια και πολλές επιφάνειες τοποθέτησης ακριβείας. Τα πρώιμα δείγματα από προηγούμενο προμηθευτή συναρμολογήθηκαν καθαρά, αλλά η πρώτη παρτίδα παραγωγής έδειξε ότι οι θέσεις στερέωσης{3}}μετατοπίζονται έως και 0,25 mm προς το τέλος της σειράς. Η επιλεκτική τοποθέτηση έγινε απαραίτητη και το χρονοδιάγραμμα έπεσε.
Η παραγγελία πέρασε σε ελεγχόμενη διαδικασία. Η ομάδα κλείδωσε την παρτίδα σκόνης, διόρθωσε κάθε παράμετρο μετά από μια σύντομη σειρά δοκιμών, διατήρησε τον ίδιο προσανατολισμό σε κάθε κατασκευή, πραγματοποίησε θερμική επεξεργασία{1}}ανακούφισης της πίεσης ενώ τα εξαρτήματα παρέμεναν στην πλάκα και κατεργάστηκαν μόνο οι κρίσιμες επιφάνειες τοποθέτησης. Το πρώτο-άρθρο και οι αναφορές CMM σε{4}}διαδικασία κοινοποιήθηκαν στον πελάτη.
Τα 100 εξαρτήματα έφτασαν με κρίσιμες διαστάσεις ±0,10 mm. Η συναρμολόγηση έγινε χωρίς επιλεκτική τοποθέτηση. Μια παρακολούθηση-με παραγγελία της ίδιας ποσότητας, που εκτελείται με το ίδιο παράθυρο διαδικασίας, έδωσε αποτελέσματα που ταιριάζουν. Η παλαιότερη μετατόπιση 0,25 mm εξαλείφθηκε κυρίως με τη θερμική επεξεργασία στην πλάκα, τις κλειδωμένες παραμέτρους και τον σταθερό προσανατολισμό και όχι με οποιαδήποτε ρύθμιση του μηχανήματος.
Ερωτήσεις που πρέπει να κάνετε σε έναν κατασκευαστή μεταλλικών τρισδιάστατων εκτυπώσεων πριν παραγγείλετε
Πριν δεσμευτείτε σε 100 κομμάτια, λάβετε σαφείς απαντήσεις σε αυτά τα σημεία:
Θα παρέχετε μια πρώτη-αναφορά επιθεώρησης άρθρου με πραγματικές μετρημένες τιμές;
Μπορεί να διατηρηθεί η ίδια παρτίδα σκόνης (ή τεκμηριωμένα όρια ανακύκλωσης) για την πλήρη παραγγελία;
Καταπονείτε-τα εξαρτήματα που ανακουφίζουν ενώ είναι ακόμα στερεωμένα στην πλάκα κατασκευής;
Θα κοινοποιηθούν-τα δεδομένα μέτρησης στη διαδικασία, όχι μόνο ένα τελικό πιστοποιητικό;
Μπορούν οι ίδιες παράμετροι και ο προσανατολισμός των τμημάτων να διατηρηθούν σε πολλές εκδόσεις;
Τι διαστατική ικανότητα επιτυγχάνετε συνήθως σε μέρη παρόμοιου μεγέθους και πολυπλοκότητας;
Ένα ικανό εργοστάσιο τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων ή προμηθευτής εξαρτημάτων τρισδιάστατης εκτύπωσης παρτίδας μετάλλων απαντά σε αυτές τις ερωτήσεις άμεσα και τις υποστηρίζει με δεδομένα. Οι ασαφείς απαντήσεις ή η απροθυμία για κοινή χρήση μετρήσεων είναι προειδοποιητικά σημάδια. Για συνεχείς ανάγκες, επιβεβαιώστε επίσης τη δυνατότητα αναπαραγωγής του ίδιου παραθύρου διαδικασίας για χονδρική πώληση προσαρμοσμένων μεταλλικών ανταλλακτικών μήνες αργότερα. Ψάχνετε για ένα αξιόπιστοΚατασκευαστής 3D εκτύπωσης SLMπου εκτελεί ήδη πειθαρχημένο έλεγχο διαδικασίας θα εξοικονομήσει περισσότερο χρόνο από το να κυνηγήσει τη χαμηλότερη τιμή μονάδας.
Πότε η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι η σωστή επιλογή και πότε το CNC είναι καλύτερο
Τα σύνθετα εξαρτήματα με εσωτερικά χαρακτηριστικά είναι συχνά πρακτικά μόνο με την κατασκευή πρόσθετων όταν η ποσότητα είναι 100. Τα απλά πρισματικά σχήματα που χρειάζονται σφιχτές ανοχές σε πολλές επιφάνειες μπορούν ακόμα να είναι πιο συνεπή και οικονομικά στο CNC. Μια ξεχωριστή σύγκριση των δύο διαδρομών για χαμηλούς-έως-μεσαίους όγκους εξετάζει λεπτομερώς αυτήν την απόφαση.
FAQ
Ε: Μπορεί η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση να δημιουργήσει 100 πανομοιότυπα μέρη;
Α: Ναι, όταν η σκόνη, οι παράμετροι, ο προσανατολισμός, η θερμική επεξεργασία και η μέτρηση ελέγχονται αυστηρά. Χωρίς αυτούς τους ελέγχους, η διακύμανση αυξάνεται με την ποσότητα.
Ε: Πόσο ακριβής είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση SLM;
Α: Το καλά ελεγχόμενο βιομηχανικό SLM συνήθως κρατά ±0,1 έως ±0,2 mm σε γενικές διαστάσεις. Τα κρίσιμα χαρακτηριστικά μπορούν να φτάσουν τα ±0,05 mm ή καλύτερα μετά από ελαφριά κατεργασία. Αυτό το επίπεδο ακρίβειας διαστάσεων μετάλλων τρισδιάστατης εκτύπωσης καλύπτει τις περισσότερες λειτουργικές ανάγκες συναρμολόγησης.
Ε: Γιατί ορισμένα εξαρτήματα στην ίδια παρτίδα παραμορφώνονται;
Α: Η υπολειπόμενη τάση από την τήξη, οι διαφορετικοί ρυθμοί ψύξης σε όλη την πλάκα κατασκευής και η απελευθέρωση αυτής της τάσης όταν τα εξαρτήματα κόβονται ελεύθερα είναι οι πιο κοινές αιτίες.
Ε: Πώς μπορώ να ελέγξω το μέγεθος κάθε εξαρτήματος;
Α: Ζητήστε CMM ή σαρώστε δεδομένα για τα πρώτα άρθρα και σε ένα καθορισμένο σχέδιο δειγματοληψίας σε όλη την παρτίδα. Διατηρήστε τις αναφορές για ιχνηλασιμότητα.
Ε: Ποια αρχεία πρέπει να στείλω για προσφορά;
Α: Εγγενή αρχεία CAD ή STEP συν ένα σχέδιο που επισημαίνει σαφώς κρίσιμες διαστάσεις και ανοχές. Οι σημειώσεις σχετικά με τις απαιτήσεις υλικού, θερμικής επεξεργασίας και επιφάνειας βοηθούν στη δημιουργία ενός ρεαλιστικού παραθύρου διαδικασίας.
Ε: Πόσο χρόνο χρειάζεται μια παραγγελία 100 τεμαχίων;
Α: Ο τυπικός χρόνος παράδοσης είναι δύο έως τέσσερις εβδομάδες ανάλογα με το μέγεθος του εξαρτήματος, το υλικό, την επεξεργασία μετά την{0}}επεξεργασία και τη διαθεσιμότητα του μηχανήματος. Ο συνδυασμός SLM 3D Printing Prototyping με την παρτίδα παραγωγής σε μία συνεχή διαδικασία συχνά συντομεύει το συνολικό χρονοδιάγραμμα.
Εάν η συνέπεια μεγέθους σε 100 πολύπλοκα μεταλλικά μέρη είναι κρίσιμη, στείλτε τα αρχεία CAD και ένα σχέδιο που τονίζει τις σημαντικές διαστάσεις. Μια σύντομη ανασκόπηση της διαδικασίας θα δείξει εάν η γεωμετρία, το υλικό και οι ανοχές μπορούν να διατηρηθούν αξιόπιστα-και ποια στοιχεία ελέγχου χρειάζονται, ώστε το εκατοστό μέρος να ταιριάζει με το πρώτο.