Metal 3D baskılı parçaların makinede deformasyonu nasıl önlenir?

一, Tasarım aşaması: Stres simülasyonu kullanılarak topoloji optimizasyonu
1. Gerilme dağılımını simüle etmek ve yapıyı yeniden inşa etmek
Havacılık ve uzay endüstrisi için türbin kanatları üreten bir şirket, termal mekanik bağlantı simülasyonunu çalıştırmak için Simufact Additive yazılımını kullandı. Tipik tasarımların kanat kökü geçiş bölgesinde gerilim yoğunlaşması gösterdiğini gözlemlediler. Dik açılı geçişin 5 mm yarıçaplı yuvarlatılmış köşe geçişine dönüştürülmesi ve gerilim taşımayan alanın kafes yapıyla doldurulması, gerilim tepe noktasını 420MPa'dan 280MPa'ya ve baskı deformasyonunu %62 oranında düşürdü. Bu senaryo, simülasyona dayalı topoloji optimizasyonunun, yüksek-gerilme noktalarını önceden bulabileceğini ve yapıyı değiştirerek bile gerilim dağılımını yapabileceğini göstermektedir.
2. Sürdürülebilir yapıların akıllı tasarımı
Geleneksel destek tasarımında kolayca ısının bir alanda birikmesine neden olabilecek ampirik formüller kullanılır. Manga Technology'nin VoxelDance Mühendislik yazılımı, parçaların şekillerine uyan destek yapılarını otomatik olarak oluşturmak için tarama deformasyon dengeleme teknolojisini kullanır. Bu yöntem, bir tıbbi cihaz firmasında yapay eklem tutacakları basarken destek dağılımının yoğunluğunu artırır. Sinterleme sonrası desteğin çıkarılmasından kaynaklanan yüzey hasarının derinliğini 0,3 mm'den 0,05 mm'ye kadar keser ve ihtiyaç duyulan destek malzemesi miktarını %30 oranında azaltır.
3. Ön-deformasyon telafisi için bir model oluşturmak
Platinum Technology Company, ± 0,02 mm dahilinde doğru olması gereken havacılık hidrolik valf gövdeleri için "baskı tarama telafisi" adı verilen kapalı-döngü sürecini kullanır. Bu süreçte orijinal model 316L paslanmaz çelik ile basılıyor ve ATOS Triple Scan 3D tarayıcı gerçek deformasyon verilerini alıyor. Bu veriler daha sonra Magics yazılımında ters bir ön-deformasyon modeli oluşturmak için kullanılır. İki tur düzeltmeden sonra parçaların temel boyut toleransı, havacılık standartlarının gerektirdiği şekilde ± 0,15 mm'den ± 0,03 mm'ye çıktı.
2, Süreç aşaması: Birden fazla parametrenin işbirlikçi kontrolü
1. Lazerin ayarlarının anında değiştirilmesi
Huashu High Tech FS200M ekipmanı, erimiş havuzun sıcaklık alanını gerçek zamanlı olarak takip ederek belirli bir motorun yanma odasını yazdırırken lazer gücünü ve tarama hızını dinamik olarak değiştirdi. 3mm et kalınlığı alanında 800W/1200mm/s parametresi, 0,8mm et kalınlığı alanında ise 600W/800mm/s parametresi kullanıldı. Bu bölme parametresi ayarlaması, ince duvarlı bölümlerdeki ısı girdisini-%40 ve artık gerilimi %55 azaltır. Ayrıca 0,5 mm'lik konsol yapısındaki sinterleme deformasyon problemini de giderir.
2. Toz serme prosedürünün iyileştirilmesi
EOS M 400-4 ekipmanı, toz tabakası kalınlığının deformasyon üzerindeki etkisiyle başa çıkmak için uyarlanabilir toz yayma teknolojisini kullanır. Destek bölgesinde katman kalınlığını 40 μm'de tutar ve serbest-yüzey alanında bunu dinamik olarak 25 μm'ye değiştirir. Test verileri, bu yaklaşımın ince duvarlı parçaların katmanlar arası yanlış hizalamasını 0,12 mm'den 0,03 mm'ye düşürdüğünü ve yüzey pürüzlülüğü Ra değerini 12,5 µm'den 6,3 µm'ye çıkardığını göstermektedir.
3. Atmosferin inert gazla kontrolü
Platinum BLT-S800 cihazı, titanyum alaşımlı ortopedik implantlara baskı yaparken hava ve nem seviyelerini çok düşük (%10 RH ve 50 ppm'den az) tutar. Bu, kapalı-döngü kontrol sistemi kullanılarak yapılır. Farklı ortamları karşılaştıran deneyler, bunun toz oksidasyon oranını %0,8'den %0,15'e düşürebildiğini göstermiştir. Bu, katmanların bağlanmasını zorlaştıran oksit film sorununu çözer ve parçaları %18 daha güçlü hale getirir.
3,Son-işleme aşaması, kusurların giderildiği ve performansın iyileştirildiği aşamadır.
1. Sıcak izostatik presleme (HIP) yoğunlaştırma tedavisi
Belirli bir havacılık motoru işletmesi, Inconel 718 yüksek sıcaklık alaşımlı parçalar üzerinde çalışmak için QIH-15L sıcak izostatik presleme ekipmanı kullandı. Parçaların 4 saat boyunca 1200 derece /150MPa'da tutulması onların daha yoğun (%99,2'den %99,98'e) ve daha az gözenekli (%0,3'ten %0,002'ye) olmasını sağladı. İşlenen parçaların yorulma ömrü üç kat daha uzun olup, sinterleme işlemi sırasında oluşan mikro çatlak kusurları tamamen ortadan kalkar.
2. Gradyan ısıl işlem süreci
316L paslanmaz çelik hidrolik valf gövdeleri için, üç-adımlı bir ısıl işlem işlemi gerçekleştirin: 550 derecede 2 saat gerilim giderme tavlaması, 1050 derecede 1 saat çözelti işlemi ve 480 derecede 4 saat yaşlandırma işlemi. Bu prosedür, 180HV'den 280HV'ye çıkarak parçaları daha sert hale getirir ve artık gerilimi 320MPa'dan 80MPa'ya düşürür. Bu, işleme sonrasında boyutsal geri tepme sorununu çözer.
3. Akıllı desteğin kaldırılmasına yönelik teknoloji
DMG MORI LASERTEC 65 3D ekipmanında desteğin çıkarılması için beş eksenli bir bağlantılı işleme merkezi kullanılır: kesme kuvveti, Force Control sistemi aracılığıyla gerçek zamanlı olarak izlenir ve ilerleme hızı otomatik olarak ayarlanır. Testler, bu teknolojinin desteğin çıkarılmasını %40 daha kolay hale getirdiğini ve yüzey hasarının derinliğini 0,02 mm dahilinde tuttuğunu gösterdi; bu, havacılık parçalarının sağlam kalması için gereken şeydir.