Metal 3D baskıdan sonra-yüksek hassasiyetli montaj nasıl elde edilir?

1. Tasarım optimizasyonu: Montaj hatalarını oluşmadan önce durdurun.
Dinamik kompanzasyon ve tolerans dağılımı
Yazdırma işleminin özelliklerine bağlı olarak (örneğin, SLM doğruluğu ± 0,05 mm ve EBM ± 0,1 mm), 3D model aşamasında montaj toleranslarına yer bırakın. Örneğin bir uçak motorunun türbin kanatları ile diskinin buluştuğu yüzeyin ± 0,02 mm tolerans dahilinde tutulması gerekir. "Yatay genleşme" işlevi, malzemenin yazdırma sırasındaki büzülmesini telafi etmek için kullanılabilir (örneğin, bir titanyum alaşımının büzülme oranı yaklaşık %0,8'dir). VoxelDance Engineering simülasyon yazılımı, Guangzhou Ruitong Eklemeli Üretim Şirketinin diş implantlarının deformasyon telafisini iyileştirmesine yardımcı oldu. Bu, konumlandırma halkasının deformasyonunu 0,3 mm'den 0,1 mm'ye düşürdü ve bu da montaj doğruluğu sorununu çözdü.
Standartlaştırılmış arayüzler ve modüler tasarım
Montajı kolaylaştırmak için USB arayüz bağlantıları ve Lego-tarzı zıvana ve zıvana yapıları gibi geleneksel bağlantı yöntemlerinin kullanılması. Örneğin, OpenRC F1 yarış modeli, kullanıcıların lastikler ve kuyruk kanatçıkları gibi parçaları değiştirmesini kolaylaştıran standartlaştırılmış arayüzlere sahiptir. Karmaşık yapılar için, bağımsız olarak basılabilen ve bir araya getirilebilen daha küçük, ayrı parçalara (robot kollarının eklemleri, bağlantıları ve kabukları gibi) bölünebilirler. Bu, daha sonra düzeltmeyi ve yükseltmeyi kolaylaştırır.
Optimizasyon ve yüz aşağı{0}}aşağı yazdırma eklemeyi destekleyin
Birleştirilmesi gereken yüzeyi baskı temeli olarak kullanın ve birleştirme işlemini daha doğru hale getirmek için ilk katmanın düzlüğünü kullanın. Örneğin, iki yarım-dairesel modeli yazdırırken, yüzün aşağı dönük olması dikişin katmanlamadan daha az etkilenmesini sağlayabilir. Kafes veya konik destek ile temas alanının azaltılması daha sonra çıkarılmasını kolaylaştırır. Örneğin, 316L paslanmaz çelikten yapılmış öğeler, Ra12 μm'den Ra3,2 μm'ye giderek yüzeyi daha az pürüzlü hale getirmek için dama tahtası tarama tekniği ve kontur ofset taraması kullanır.
2. Süreç kontrolü: yazdırma ayarlarının doğru yönetimi
Enerji yoğunluğunu optimize etme
Lazer gücünü, tarama hızını ve katman kalınlığını değiştirerek erimiş havuzun şeklini düzenleyebilirsiniz. Bu, küreselleşme ve eksik füzyon gibi sorunların önlenmesine yardımcı olabilir. Örneğin titanyum alaşımı Ti6Al4V'nin enerji yoğunluğunun 60 ila 120 J/mm³ arasında tutulması gerekir. Güç çok düşükse veya hız çok yüksekse katmanlar arası bağlama kuvveti yeterince güçlü olmayabilir. Enerji yoğunluğunun çok yüksek olması durumunda termal stres çatlaması meydana gelebilir.
Havayı temiz ve sıcaklığı doğru tutmak
Metalin oksitlenmesini önlemek için her adımda yüksek-saflıkta argon veya nitrojen gazı (%0,1'den az oksijen düzeyine sahip) eklenir. Örneğin, AlSi10Mg alüminyum alaşımını yazdırmadan önce alt tabakanın 150-200 dereceye kadar önceden ısıtılması, termal stresin azaltılmasına ve bükülmenin durdurulmasına yardımcı olur. Ayrıca, çok ışınlı işbirliğine dayalı tarama teknolojisinin kullanılması, ısı girdisini eşit bir şekilde dağıtabilir ve kalan gerilimi azaltabilir.
Çevrimiçi izleme ve kapalı döngüde geri bildirim verme
Yazdırma sırasında sıcaklık alanını ve erime havuzunun şeklini gerçek zamanlı olarak takip etmek için kızılötesi termometreler, erime havuzu kameraları ve diğer sensörler kullanıldı. Örneğin bir şirket, eriyik havuzunun genişliğindeki değişikliklere bakmak, lazer gücünü otomatik olarak değiştirmek ve gözenekliliği %0,5'ten %0,1'in altına düşürmek için yapay zeka algoritmalarından yararlanıyor; bu da malzemenin yoğunluğunu büyük ölçüde artırıyor.
3. İşlem sonrası-teknoloji: yüzeyi daha iyi hale getirmek ve şeklini korumak.
Isıl işlem malzemenin içindeki stresi ortadan kaldırır.
Titanyum alaşımının argonda 800 derecede iki saat süreyle ısıtılması gibi tavlama, baskı sırasında oluşan artık gerilimden kurtulabilir ve montaj sırasında bozulmayı durdurabilir. Su verme ve temperleme, yüksek-mukavemetli parçaları daha sert ve sert hale getirmek için kullanılabilir. Sıcak izostatik presleme (HIP) ile işlenmiş nikel-bazlı yüksek-sıcaklık alaşımlı parçalar buna bir örnektir. Yoğunlukları neredeyse %100'e ulaştı ve yorulma mukavemetleri %30'dan fazla arttı.
Makineler tarafından yapılan hassas işleme ve yüzey işleme
CNC işleme: Yatak birleşme yüzeyleri gibi işlevsel yüzeyler için 0,1–0,3 mm boşluk bırakın. 0,02 mm düzlük ve Ra3,2 pürüzlülük gibi hassas gereksinimleri elde etmek için beş-eksen bağlantılı bir CNC takım tezgahı kullanın.
Elektrolitik parlatma, alüminyum alaşımlı parçaların yüzeyindeki küçük çıkıntılardan kurtulmak için elektrokimyasal prensipleri kullanan bir işlemdir. Bu, yüzey pürüzlülüğünü Ra6 μm'den Ra0,2 μm'ye düşürür ve parçaları korozyona karşı daha dirençli hale getiren bir pasifleştirme katmanı oluşturur.
Yüzeye yüksek hızda vurmak için Al₂ O3 veya cam boncukların kullanıldığı kumlama işlemi, kalan tozdan kurtulur ve yüzeyin daha tutarlı görünmesini sağlar. Örneğin, belirli bir şirket, 3D-baskılı titanyum alaşımı implantların yüzey pürüzlülüğünü Ra1,6 μm'ye ayarlamak için kumlama yöntemini kullandı; bu, kemik hücrelerinin onlara yapışmasına yardımcı oldu.
Simülasyonla sağlanan deformasyon telafisi
Tüm baskı sürecini simüle etmek, işlerin nasıl değişeceğini tahmin etmek ve telafi amaçlı modeller oluşturmak için VoxelDance Engineering gibi yazılımları kullanabilirsiniz. Örneğin belirli bir şirket, havacılık motoru yakıt nozulları için simülasyon ayarlaması sonrasında parçaların deformasyonunu 0,5 mm'den 0,05 mm'ye düşürdü ve montaj açıklığını %80 oranında daha eşit hale getirdi.
4. Her şeyi bir araya getirmeyi planlayın: Düzenli olarak her şeyin doğru olduğundan emin olun
Çok sert şeyleri monte etmek için bir platform
Ekipman deformasyonunun montaj eşeksenliliği üzerindeki etkisini azaltmak için yüksek-sert bir temel, hassas bir iletim ve yönlendirme sistemi ve entegre bir tasarım kullanır. Örneğin, insansı robot motorlarının montaj hattında, sistem hatalarının sayısını azaltmak için çevresel adaptasyon tasarımı (sıcaklığın sabit tutulması gibi) kullanılıyor.
Görsel konumlandırma ve kuvvet kontrolü için montaj
Stator ve rotor gibi önemli parçaların konumunu ve yönünü bulmak ve montaj sırasında yapılan hataları telafi etmek için yüksek-hassasiyete sahip bir görüş sistemi ekleyin. Aynı zamanda, çeşitli yönlerdeki kuvvet ve tork değişikliklerini gerçek zamanlı olarak takip etmek için uca entegre kuvvet kontrol sensörleri yerleştirilmiştir ve bu da "esnek yerleştirmeyi" mümkün kılar. Örneğin, bir şirket motor grubunun ve baskı kuvvetinin ± 5N'den fazla değişmesini önlemek için kuvvet kontrol teknolojisi kullanıyor ve bu da rulmanların kırılmasını önlüyor.
Kapalı döngüde geri bildirim ve verileri izleme kapasitesi
Montaj işlemi sırasında basınç, yer değiştirme, tork ve diğer faktörlere ilişkin verileri gerçek zamanlı olarak toplamak ve bunları önceden belirlenmiş işlem penceresiyle karşılaştırmak. Bir şeyler ters giderse sistem otomatik olarak alarm verecek veya harekete geçecektir. Örneğin bir şirket, her insansı robot motoru için ayrı montaj süreci kayıtları tutuyor, istatistiksel süreç kontrolü (SPC) ve kalite izlenebilirliği sağlıyor ve parti tutarlılığını %99,9'dan daha iyi hale getiriyor.
5. Sektörde sabırsızlıkla beklenecek örnekler ve trendler
Havacılık alanı
GE Aviation, LEAP motorlarına yönelik yakıt nozüllerini basmak için SLM teknolojisini kullanıyor. Bu, 20 parçayı bir araya getirerek %25 daha hafif ve 5 kat daha uzun ömürlü olmasını sağlar. Yazdırma parametresi optimizasyonu ve CNC hassas işlemenin birleşik kontrolü sayesinde montaj doğruluğu ± 0,01 mm'dir.
Tıbbi implant alanı
Johnson&Johnson DePuy Synthes, elektrolitik parlatma kullanarak yüzeyi Ra0,8 μm'nin altında pürüzsüz tutmak için 3D baskılı titanyum alaşımlı asetabular kaplar kullanıyor. Bu, gözenekli yapısal tasarımla birlikte kemik gelişimini %40 oranında hızlandırır.