האם אתה יכול להדפיס תלת מימד סעפת הכנסה מותאמת אישית באלומיניום?

הכי מתכתסעפת הכנסה מאלומיניום מודפסת בתלת מימדפרויקטים משתמשים בהיתוך לייזר באבקת לייזר (SLM או L-PBF). לייזר ממיס שכבות דקות של אבקת אלומיניום בזו אחר זו לפי קובץ ה-CAD. אין צורך בתבנית. ניתן ליצור רצים ומליאות פנימיות מורכבות כמקשה אחת.

הסגסוגת הנפוצה ביותר היא AlSi10Mg. זוהי סגסוגת אלומיניום-סיליקון-מגנזיום מסוג יציקה המציעה איזון מוצק של חוזק, מוליכות תרמית ויכולת הדפסה. זה מוגדר באופן נרחב עבור חלקי רכב וחלל שצריכים משקל נמוך והעברת חום הגונה. הדפסת תלת מימד AlSi10Mg הפכה למסלול ברירת המחדל עבור יישומי הכנסה מותאמים אישית רבים בדיוק מהסיבות הללו.

אילו חלקים מסעפת הם מועמדים טובים
רצים עם מסלולי זרימה אופטימליים, מליאות מורכבות, תכונות הרכבה משולבות וערוצים פנימיים שקשה או בלתי אפשרי להלבין ביציקה מסורתית הם מקרי השימוש החזקים ביותר. צורות חיצוניות פשוטות עם מעט מורכבות פנימית רק לעתים נדירות מצדיקות את התהליך.

מחקר השוואתי משנת 2020 בכתב העת Journal of Materials Science & Technology בחן את SLM AlSi10Mg מול אותה סגסוגת המיוצרת על ידי יציקה. חומר ה-SLM הראה חוזק מתיחה גבוה יותר (בערך 430-445 MPa לעומת כ-313-315 MPa עבור החומר היצוק בטמפרטורת החדר) אך התארכות נמוכה יותר. חיי העייפות היו נמוכים יותר מכיוון ששאריות של חלקיקי אבקה לא מומסים, תכלילי תחמוצת ונקבוביות משמשים כנקודות התחלה לסדקים.

מאמר של MATEC Web of Conferences משנת 2016 דיווח כי פרמטרי SLM אופטימליים יכולים להגיע לצפיפות יחסית של 99.13%. מאפיינים מכניים בתנאים אלה היו דומים, ובמקרים מסוימים טובים יותר, מסגסוגת A360 יציקה בלחץ גבוה אפילו ללא עיבוד כבד לאחר עיבוד.

דפי מידע של חומרים מספקי אבקה מבוססים מפרטים את AlSi10Mg עבור רכיבים הקשורים למנוע, כולל סעפות יניקה, בגלל השילוב של חוזק, מוליכות תרמית וצפיפות נמוכה.

חוזק הוא טוב, אבל נקבוביות ועייפות הם האבטחה האמיתית
חוזק סטטי הוא לעתים רחוקות הגורם המגביל עבור סעפת יניקה. טעינה מחזורית, רטט והתנגדות עייפות ארוכת טווח חשובים יותר. נקבוביות שארית ופגמים המחוברים פני השטח יכולים לחתוך את חיי העייפות. בקרת תהליכים נכונה, בדיקות צפיפות וטיפול בחום חיוניים.

שלוש שאלות איכותיות שאנו תמיד ממליצים לשאול:

איזו צפיפות יחסית אתה משיג באופן עקבי, וכיצד היא נמדדת?

איזה מחזור טיפול בחום הוא מיושם - הקלה במתח, הזדקנות או שניהם?

האם אתה מפעיל סריקת CT, בדיקת לחץ או שניהם בנתיבי הזרימה הקריטיים?

במבנים שלנו ראינו שאימות הצפיפות וטיפול החום הנכון עושים הבדל גדול יותר לאמינות ארוכת הטווח מאשר מספרי המתיחה המודפסים בלבד.

אין כלי עזר פירושו חזרות עיצוב יכולות להתרחש בימים ולא בשבועות. ניתן לייעל את גיאומטריית הזרימה הפנימית ללא הגבלות של הליבות וזוויות הטיוטה. ניתן להדפיס תכונות שבדרך כלל צריכות ריתוך או הרכבה כמקשה אחת.

הפחתת משקל היא עלייה מעשית נוספת. בפרויקט FEV LeiMot, ראש צילינדר AlSi10Mg המיוצר על ידי ייצור תוסף חסך 2.3 ק"ג (22%) בהשוואה ליציקה הרגילה, ורכיבי המנוע העיקריים יחדיו היו קלים יותר בכ-21%. לאחרונה, Nikon SLM Solutions ו-Bosch הראו בלוק מנוע V8 שלם מחלק אחד המודפס ב-AlSi10Mg, והוכיח שחלקי אלומיניום גדולים ומורכבים הם מציאותיים כעת במכונות המסוגלות לייצור.

לקוח היה צריך אצווה קטנה של סעפות צריכת ביצועים עם גיאומטריית רץ מתוקנת. כלי היציקה היה איטי מדי ויקר מדי עבור לולאות העיצוב המתוכננות.

כיוונו את החלק כך שירחיק את התמיכה מנתיבי הזרימה הקריטיים ככל האפשר, שלטנו בקפידה את מיקום התמיכה, הפעלנו טיפול חום מופחת מתח, וביצענו במכונה CNC את פני האיטום וממשקי ההרכבה עד לסובלנות הסופית. בדיקות צפיפות וממדים הושלמו לפני שהחלקים יצאו. הסעפות עמדו בביצועי הזרימה והאטימה הנדרשים והגיעו מהר יותר מכפי שמסלול כלי עבודה רגיל היה מאפשר.

אותו רצף - כיוון הדפסה, תומכים מבוקרים, טיפול בחום ולאחר מכן גימור CNC של משטחי איטום - היא הדרך הסטנדרטית שבה אנו מטפלים בסעפת צריכת אלומיניום מודפסת תלת מימדית כאשר מורכבות הגיאומטריה ולוח הזמנים חשובים יותר מעלות יחידה בנפח גבוה.

עבור מכוניות ייצור בנפח גבוה שבהן העלות לחלק שולטת, היציקה הקונבנציונלית עדיין חסכונית יותר ברגע שמשולמים עבור כלי עבודה.

פני איטום, חוטים קריטיים ומשטחי הרכבה מדויקים זקוקים כמעט תמיד לגימור CNC לאחר ההדפסה. חנות הדפסה טהורה בלבד אינה יכולה לספק סעפת מוכנה להתקנה. חפש אהדפסת אלומיניום בתלת מימד מפעל שיכול להתמודד גם עם השלב התוסף וגם את העיבוד הדרוש תחת קורת גג אחת.

סעפות ניילון מחוזקות בפולימר או בסיבי פחמן יכולות להיות קלות יותר והיו בשימוש בכמה אבות טיפוס של מירוץ. הם מתאימים לסביבות מסוימות של גזע או אב טיפוס לטווח קצר, אבל יש להם מגבלות שונות של טמפרטורה ועמידות לטווח ארוך בהשוואה לאלומיניום. הם אינם תחליפים ישירים תחת חום מנוע מתמשך.

שאל את חמש השאלות האלה:

האם אתה יכול לספק תעודות חומר ונתוני צפיפות או נקבוביות מדודה עבור המבנה הספציפי?

האם אתם מבצעים טיפול בחום בבית (הפגת מתח או הזדקנות)?

האם אתה יכול לאטום פנים, יציאות ותכונות הרכבה במכונת CNC לאחר ההדפסה?

אילו שיטות בדיקה זמינות - סריקת CT, בדיקת לחץ, דוחות ממדים?

מהם זמני אספקה ​​מציאותיים וכמויות מינימום עבור אבות טיפוס ואצוות קטנות?

יצרן סעפת צריכה מותאם אישית או ספק אצווה קטן יענו בבירור ויוכל להציג ראיות לתהליך. שותף להדפסת תלת מימד בסעפת צריכת OEM צריך גם להפגין ניסיון עם תיעוד ועקיבות בדרגת רכב. מערכות איכות מתועדות ובקרות תהליכים נותנות ביטחון נוסף שאותם סטנדרטים חלים מהאב-טיפוס הראשון ועד לאצווה הקטנה הבאה.

כמה עולה סעפת הכנסה מודפסת בתלת מימד תלויה בנפח החלק (גובה המבנה ושימוש באבקה), נפח מבנה התמיכה, עיבוד לאחר (טיפול בחום, עיבוד שבבי, גימור משטח) וכמות. חלקים גדולים יותר או בעלי תמיכה כבדה עולים יותר ליחידה. זמני אספקת אב-טיפוס נמדדים בדרך כלל בימים עד שבועיים לאחר שהקובץ מוכן, בדרך כלל, קצר משמעותית מתוואי כלי עבודה. קבוצות ייצור קטנות עוקבות אחר אותו תהליך עם פחות איטרציה.

תמחור מדויק מצריך את דגם ה-CAD והמפרט. מניעי העלויות העיקריים נותרו מורכבות גיאומטרית, נדרש עיבוד לאחר ונפח הזמנות.

סעפת צריכת אלומיניום מודפסת תלת מימדית מבוצעת היטב פותרת את עיכוב הכלים וגמישות העיצוב שיוצרת היציקה המסורתית לעבודה בהתאמה אישית ובנפח נמוך. ההצלחה תלויה בבחירת הסגסוגת הנכונה, שליטה בצפיפות ובעיבוד לאחר, ועבודה עם חנות שיכולה לסיים את המשטחים הקריטיים.