כיצד להשיג הרכבה-דיוק גבוה לאחר הדפסת תלת-ממד מתכת?

1. אופטימיזציה של עיצוב: עצור שגיאות הרכבה לפני שהן קורות.
פיצוי דינמי וחלוקת סובלנות
בהתבסס על המאפיינים של תהליך ההדפסה (לדוגמה, דיוק SLM ± 0.05 מ"מ ו-EBM ± 0.1 מ"מ), השאר מקום לסובלנות הרכבה בשלב המודל התלת מימדי. לדוגמה, המשטח שבו נפגשים להבי הטורבינה והדיסק של מנוע מטוס חייב להישמר בסובלנות של ± 0.02 מ"מ. ניתן להשתמש בפונקציית "התרחבות אופקית" כדי לפצות על התכווצות החומר במהלך ההדפסה (לדוגמה, שיעור ההתכווצות של סגסוגת טיטניום הוא כ-0.8%). תוכנת הדמיית VoxelDance Engineering סייעה ל-Guangzhou Ruitong Additive Manufacturing Company לשפר את פיצוי העיוות של שתלים דנטליים. זה הוריד את העיוות של טבעת המיקום מ-0.3 מ"מ ל-0.1 מ"מ, מה שתיקן את בעיית דיוק ההרכבה.
ממשקים סטנדרטיים ועיצוב מודולרי
שימוש בשיטות חיבור קונבנציונליות כמו חיבורי ממשק USB ומבנים בסגנון לגו- כדי להקל על ההרכבה. לדוגמה, לדגם המירוצים OpenRC F1 יש ממשקים סטנדרטיים המקלים על המשתמשים להחליף חלקים כמו צמיגים וסנפירי זנב. עבור קונסטרוקציות מסובכות, ניתן לפרק אותם לחלקים קטנים יותר ונפרדים (כגון מפרקים, קישורים וקונכיות של זרועות רובוט) שניתן להדפיס ולהרכיב אותם באופן עצמאי. זה מקל על תיקון ושדרוג מאוחר יותר.
תמיכה באופטימיזציה ובחבור הדפסה-למטה
השתמשו במשטח שצריך לחבור כבסיס להדפסה, והשתמשו בשטיחות של השכבה הראשונה כדי להפוך את השחבור למדויק יותר. לדוגמה, בעת הדפסה של שני דגמים חצי-עגולים, פניה כלפי מטה יכולה לגרום לתפירה להיות פחות מושפעת משכבות. צמצום שטח המגע באמצעות סריג או תמיכה חרוטית מקלה על הסרה לאחר מכן. לדוגמה, פריטים העשויים מפלדת אל חלד 316L משתמשים בטכניקת סריקת לוח דמקה וסריקת קו מתאר כדי להפוך את פני השטח לפחות מחוספס, עובר מ-Ra12 מיקרומטר ל-Ra3.2 מיקרומטר.
2. בקרת תהליכים: ניהול מדויק של הגדרות ההדפסה
אופטימיזציה של צפיפות האנרגיה
אתה יכול לווסת את צורת הבריכה המותכת על ידי שינוי עוצמת הלייזר, מהירות הסריקה ועובי השכבה. זה יכול לעזור למנוע בעיות כמו spheroidization ואיחוי לא שלם. לדוגמה, צפיפות האנרגיה של סגסוגת הטיטניום Ti6Al4V חייבת להישמר בין 60 ל-120 J/mm³. אם ההספק נמוך מדי או המהירות מהירה מדי, ייתכן שכוח ההדבקה הבין-שכבתי לא יהיה חזק מספיק. אם צפיפות האנרגיה גבוהה מדי, היא עלולה לייצר פיצוח מתח תרמי.
שמירה על אוויר נקי ועל טמפרטורה נכונה
כדי למנוע מהמתכת להתחמצן, מוסיפים גז ארגון או חנקן בטוהר- גבוה (עם רמת חמצן של פחות מ-0.1%) בכל שלב. לדוגמה, חימום מוקדם של המצע ל-150-200 מעלות לפני הדפסת סגסוגת אלומיניום AlSi10Mg מסייע בהורדת מתח תרמי ועצירת עיוות. כמו כן, שימוש בטכנולוגיית סריקה שיתופית מרובת-אלומות עשוי לפזר את קלט החום בצורה אחידה ולהפחית את המתח השיורי.
ניטור מקוון ומתן משוב במעגל סגור
השתמשו במדחום אינפרא אדום, במצלמות בריכת נמס וחיישנים נוספים כדי לפקוח עין על שדה הטמפרטורה וצורת בריכת ההיתוך בזמן אמת בזמן ההדפסה. לדוגמה, חברה אחת משתמשת באלגוריתמים של בינה מלאכותית כדי לבחון שינויים ברוחב בריכת ההיתוך, לשנות אוטומטית את עוצמת הלייזר ולהוריד נקבוביות מ-0.5% לפחות מ-0.1%, מה שמגדיל מאוד את צפיפות החומר.
3. טכנולוגיית עיבוד שלאחר-: שיפור פני השטח ושמירה על צורתו.
טיפול בחום מסלק מתח בתוך החומר.
חישול, כמו חימום סגסוגת טיטניום בארגון ב-800 מעלות למשך שעתיים, יכול להיפטר משאריות מתח שמצטברות במהלך ההדפסה ולהפסיק את העיוות במהלך ההרכבה. ניתן להשתמש במרווה ובמזג כדי להפוך חלקים בעלי חוזק- גבוה לקשים וקשיחים יותר. חלקי סגסוגת-על בסיס ניקל-גבוהים שטופלו בלחיצה איזוסטטית חמה (HIP) הם דוגמה. הצפיפות שלהם היא כמעט 100%, וחוזק העייפות שלהם עלה ביותר מ-30%.
עיבוד שבבי מדויק וטיפול פני השטח נעשה על ידי מכונות
עיבוד CNC: עבור משטחים פונקציונליים כמו משטחי התאמת נושאים, השאר רווח של 0.1-0.3 מ"מ. השתמש בכלי CNC עם חמישה- צירים כדי להשיג דרישות מדויקות של שטוחות של 0.02 מ"מ וחספוס Ra3.2.
ליטוש אלקטרוליטי הוא תהליך העושה שימוש בעקרונות אלקטרוכימיים כדי להיפטר מבליטות קטנות על פני השטח של חלקי סגסוגת אלומיניום. זה מוריד את חספוס פני השטח מ-Ra6 מיקרומטר ל-Ra0.2 מיקרומטר ויוצר שכבת פסיבציה שהופכת את החלקים לעמידים יותר בפני קורוזיה.
באמצעות Al ₂ O3 או חרוזי זכוכית כדי לפגוע במשטח במהירות גבוהה, טיפול בהתזת חול מסלק שאריות אבקה וגורם למשטח להיראות עקבי יותר. לדוגמה, חברה מסוימת השתמשה בהתזת חול כדי להתאים את חספוס פני השטח של שתלי סגסוגת טיטניום מודפסים בתלת-ממד ל-Ra1.6 מיקרומטר, מה שעזר לתאי עצם להיצמד אליהם.
פיצוי דפורמציה מונע על ידי סימולציה
אתה יכול להשתמש בתוכנה כמו VoxelDance Engineering כדי לדמות את כל תהליך ההדפסה, לנחש איך דברים ישתנו, וליצור מודלים לפיצוי. חברה ספציפית, למשל, חתכה את העיוות של חלקים לאחר התאמת סימולציה מ-0.5 מ"מ ל-0.05 מ"מ עבור חרירי דלק של מנועי תעופה והפכה את מרווח ההרכבה לאחיד יותר ב-80%.
4. תכננו להרכיב דברים ביחד: הקפידו שהכל יהיה נכון על בסיס קבוע
פלטפורמה להרכבת דברים קשיחה מאוד
שימוש בבסיס-קשיחות גבוהה, מערכת שידור והנחיה מדויקת ועיצוב משולב כדי להפחית את ההשפעה של עיוות ציוד על קואקסיאליות ההרכבה. לדוגמה, בקו הייצור של מנועי רובוט דמוי אדם, תכנון התאמה סביבתית (כגון שמירה על עקביות הטמפרטורה) משמש כדי לצמצם את מספר טעויות המערכת.
מכלול למיקום חזותי ושליטה בכוח
הוסף מערכת ראייה-בדיוק גבוה כדי למצוא את המיקום והכיוון של חלקים חשובים כמו הסטטור והרוטור, ולפצות על טעויות שנעשו במהלך ההרכבה. במקביל, מופעלים בקצה חיישני בקרת כוח משולבים כדי לפקוח עין על שינויים בכוח ובמומנט בזמן אמת בכמה כיוונים, מה שמאפשר "החדרה גמישה". לדוגמה, חברה אחת משתמשת בטכנולוגיית בקרת כוח כדי למנוע ממכלול המנוע וכוח הלחיצה להשתנות ביותר מ-± 5N, מה שמונע מהמיסבים להישבר.
משוב בלולאה סגורה והיכולת להתחקות אחר נתונים
איסוף נתונים על לחץ, תזוזה, מומנט וגורמים אחרים בזמן אמת במהלך תהליך ההרכבה והשוואתם לחלון התהליך שנקבע מראש. המערכת תפעיל אזעקה אוטומטית או תנקוט פעולה אם משהו משתבש. לדוגמה, חברה אחת עורכת רשומות נפרדות של תהליך הרכבה עבור כל מנוע רובוט דמוי אדם, מספקת בקרת תהליכים סטטיסטית (SPC) ועקיבות איכות, והופכת את עקביות האצווה לטובה יותר מ-99.9%.
5. מקרים וטרנדים בתעשייה לצפות אליהם
תחום התעופה והחלל
GE Aviation משתמשת בטכנולוגיית SLM להדפסת חרירי דלק עבור מנועי LEAP. זה משלב 20 חלקים לאחד, מה שהופך אותו לקל יותר ב-25% ומחזיק מעמד פי 5 יותר. הודות לשליטה המשולבת של אופטימיזציה של פרמטרי הדפסה ועיבוד דיוק CNC, דיוק ההרכבה שלו הוא ± 0.01 מ"מ.
תחום השתלים הרפואיים
Johnson&Johnson DePuy Synthes משתמשת בכוסות אצטבולריות מסגסוגת טיטניום מודפסות בתלת מימד כדי לשמור על פני השטח חלקים מתחת ל-Ra0.8 מיקרומטר באמצעות ליטוש אלקטרוליטי. זה, יחד עם עיצוב מבני נקבובי, מאיץ את התפתחות העצם ב-40%.