Hvordan unngå maskineringsdeformasjon av 3D-trykte metalldeler?

一, Designfase: Topologioptimalisering ved bruk av stresssimulering
1. Simulere fordelingen av stress og gjenoppbygge strukturen
Et selskap som lager turbinblader for romfartsindustrien brukte Simufact Additive-programvare for å kjøre en termisk mekanisk koplingssimulering. De observerte at typiske design viser spenningskonsentrasjon i bladrotens overgangssone. Ved å endre den rette vinkelovergangen til en avrundet hjørneovergang med en radius på 5 mm og fylle området som ikke tåler spenning med en gitterstruktur, senket spenningstoppen fra 420 MPa til 280 MPa og trykkdeformasjonen med 62 %. Dette scenariet viser at topologioptimalisering basert på simulering kan finne høye-stresspunkter på forhånd og gjøre stressfordelingen jevn ved å endre strukturen.
2. Smart design av strukturer som opprettholder
Empiriske formler brukes i tradisjonell støttedesign, som lett kan føre til at varme bygges opp i ett område. Manga Technologys VoxelDance Engineering-programvare bruker skannedeformasjonskompensasjonsteknologi for automatisk å lage støttestrukturer som passer til delenes form. Denne metoden forbedrer tettheten til støttefordelingen mens du skriver ut kunstige leddhåndtak i et medisinsk utstyrsfirma. Den kutter dybden av overflateskade forårsaket av fjerning av støtte etter sintring fra 0,3 mm til 0,05 mm og kutter mengden støttemateriale som trengs med 30 %.
3. Bygge en modell for pre-deformasjonskompensasjon
For hydrauliske ventilhus for luftfart som må være nøyaktige til ± 0,02 mm, bruker Platinum Technology Company en lukket-sløyfeprosess kalt "utskriftsskanningskompensasjon". I denne prosessen er den originale modellen trykt med 316L rustfritt stål, og ATOS Triple Scan 3D-skanneren får de faktiske deformasjonsdataene. Disse dataene brukes deretter til å lage en omvendt pre-deformasjonsmodell i Magics-programvaren. Etter to korrigeringsrunder gikk delenes essensielle dimensjonstoleranse fra ± 0,15 mm til ± 0,03 mm, som er hva luftfartsstandarder trenger.
2, Prosessstadium: Samarbeidskontroll av flere parametere
1. Endre innstillingene til laseren i farten
Huashu High Tech FS200M-utstyret endret dynamisk laserkraften og skannehastigheten mens den skrev ut forbrenningskammeret til en bestemt motor ved å holde øye med temperaturfeltet til det smeltede bassenget i sanntid. I 3 mm veggtykkelsesområdet ble 800W/1200mm/s parameteren brukt, og i 0,8mm veggtykkelsesområdet ble 600W/800mm/s parameteren brukt. Denne partisjonsparameterjusteringen reduserer varmetilførselen i tynne-veggede seksjoner med 40 % og restspenningen med 55 %. Det løser også sintringsdeformasjonsproblemet i 0,5 mm utkragerstrukturen.
2. Forbedre prosedyren for å legge ned pulver
EOS M 400-4-utstyret bruker adaptiv pulverspredningsteknologi for å håndtere effekten av pulverlagtykkelse på deformasjon. Den holder lagtykkelsen på 40 μm i støtteområdet og endrer den dynamisk til 25 μm i det frie-overflateområdet. Testdata viser at denne tilnærmingen kutter mellomlagsfeiljusteringen av tynnveggede deler fra 0,12 mm til 0,03 mm og øker overflateruheten Ra-verdien fra 12,5 μm til 6,3 μm.
3. Kontroll av atmosfæren via inertgass
Platinum BLT-S800-enheten holder luft- og fuktighetsnivået svært lavt (mindre enn 10 % RF og 50 ppm) mens den skriver ut titanlegerings ortopediske implantater. Dette gjøres ved hjelp av et lukket-kontrollsystem. Eksperimenter som sammenligner ulike miljøer har vist at denne kan senke pulveroksidasjonshastigheten fra 0,8 % til 0,15 %. Dette løser problemet med oksidfilmer som gjør det vanskelig for lag å koble sammen og gjør delene 18 % sterkere.
3. Etter-behandlingsstadiet er feilene fikset og ytelsen forbedret.
1. Varm isostatisk pressing (HIP) fortettingsbehandling
En spesiell luftfartsmotorbedrift brukte QIH-15L varmt isostatisk pressutstyr for å jobbe med Inconel 718 høytemperaturlegeringsdeler. Ved å holde delene ved 1200 grader /150 MPa i 4 timer ble de tettere (fra 99,2 % til 99,98 %) og mindre porøse (fra 0,3 % til 0,002 %). De bearbeidede delenes utmattelseslevetid er tre ganger lengre, og mikrosprekkefeilene som dannes under sintringsprosessen er helt borte.
2. Prosess med gradient varmebehandling
For 316L hydrauliske ventilhus i rustfritt stål, lag en tre--trinns varmebehandlingsprosess: spenningsavlastende gløding ved 550 grader i 2 timer, løsningsbehandling ved 1050 grader i 1 time, og aldringsbehandling ved 480 grader i 4 timer. Denne prosedyren gjør delene hardere, går fra 180HV til 280HV, og senker restspenningen, fra 320MPa til 80MPa. Dette løser problemet med dimensjonsrebound etter maskinering.
3. Teknologi for å fjerne intelligent støtte
På DMG MORI LASERTEC 65 3D-utstyret brukes et femakset koblingsmaskineri for fjerning av støtte: skjærekraften overvåkes i sanntid gjennom kraftkontrollsystemet, og matingshastigheten justeres automatisk. Tester har vist at denne teknologien gjør det 40 % enklere å fjerne støtte, og den holder dybden av overflateskade innenfor 0,02 mm, noe som er det luftfartsdeler trenger for å holde seg intakt.