Kalan desteğin metal 3D baskılı parçalar üzerinde ne gibi etkisi olacak?

一, Parçaların mekanik niteliklerine yönelik kalıntı desteğinin olası tehlikesi
1. Artık gerilimin yoğunlaşması ve çatlama riski
Metal 3D yazdırıldığında, destekleyici çerçeve ile parçalar arasındaki bağlantıda kolaylıkla artık gerilimler oluşabilir. Bunun nedeni termal genleşme katsayılarının farklı olmasıdır. Kalan destek tamamen ortadan kaldırılmazsa gerilimin yoğunlaştığı yer çatlağın başladığı yer olabilir. Örneğin, havacılık motoru kanatlarına baskı yapılırken artık destek çıkarılmazsa bıçağın ucunda gerilim oluşmasına neden olabilir. Bu, yorulma çatlaklarına yol açabilir ve yüksek-sıcaklıktaki servis ayarlarında parçaların ömrünü sınırlayabilir. Xi'an Jiaotong Üniversitesi'nin araştırması, titanyum alaşımlı parçalar işlenmemiş artık gerilimle desteklendiğinde, artık gerilim seviyelerinin olması gerekenden %30 ila %50 daha yüksek olduğunu ve bunun da onları yorulmaya karşı çok daha az dirençli hale getirdiğini gösteriyor.
2. Düzensiz materyaller
Artık destek, malzemenin bileşen içindeki yapılanma şeklini değiştirebilir. Lazer seçici eritme (SLM) işleminde, destek ile parça arasındaki bağlantı, tekrarlanan sıcaklık döngüleri nedeniyle iri taneler veya yarı kararlı faz yapıları oluşturabilir. Beihang Üniversitesi araştırmacıları, kalan alanı destekleyen tanecik boyutunun alt tabakanınkinden 2 ila 3 kat daha büyük olduğunu bulmak için elektron geri saçılım kırınımını (EBSD) kullandı. Bu, malzemeyi %15 ila %20 daha az sert hale getirir ve aşınma direncini etkiler.
3. Geometrik hassasiyette sapma
Artık destek parçanın boyutunu değiştirebilir. Asetabular kaplar gibi hassas tıbbi implantlarda kalan destek 0,1 mm'lik bir yüzey çıkıntısı oluşturursa, implantasyondan sonra vücutta doku tahrişine neden olabilir. Gerçek hayattan-bir işletmeden alınan bir örnek, artık desteğin belirli bir türbin diski modelinde 0,08 mm'lik bir radyal boyut sapmasına neden olduğunu ve bunun kabul edilebilir aralığın dışında olduğunu ve tüm makine aksamının arızalanmasına neden olduğunu göstermektedir.
2, Artık desteğin yüzey kalitesi üzerinde kötü bir etkisi vardır.
1. Yüzeyin pürüzlülüğü kötüleşiyor
Frezeleme ve zımpara kağıdıyla parlatma, öğelerin yüzeyinde çizikler bırakabilecek iki yaygın mekanik destektir. Örneğin kobalt krom alaşımlı braketler elle zımpara ile parlatıldıktan sonra yüzey pürüzlülüğü Ra değeri 3,2 μm olabiliyor. Ancak elektrokimyasal cilalama kullanılarak bu değer 0,2 μm'ye kadar düşürülebilir. Bir tıbbi cihaz işletmesi, kalan desteğin neden olduğu yüzey kusurlarının, ürünlerin yeniden işlenmesi gerekme olasılığını %40 artırdığını ve üretim maliyetlerini artırdığını söylüyor.
2. Kimyasal kirlilik riski
Desteği ortadan kaldırmak için kimyasal aşındırma sırasında çözeltinin konsantrasyonunu doğru şekilde kontrol etmezseniz, düzgün korozyon veya çukurlaşma ile karşılaşabilirsiniz. Alüminyum alaşımlı parçalar asidik aşındırma solüsyonunda çok uzun süre bırakıldığında yüzeyde 0,5 ila 2 mm genişliğinde korozyon çukurları oluşacaktır. Bu onları korozyona karşı daha az dayanıklı hale getirir. Araba parçaları üreten bir şirket, doğrudan ekonomik kayıp olarak bir milyon yuan'dan fazla kaybetti; çünkü artık destek, birçok parçanın yüzeyde korozyona uğramasına neden oldu.
3. Isıdan Etkilenen Bölgedeki (HAZ) Sorunlar
Lazer kesim desteklendiğinde, yüksek sıcaklıklar yüzeyin yeniden erimesine neden olabilir. Lazer kesimden sonra Inconel 718 yüksek-sıcaklık alaşımlı parçaların yeniden eritilmiş katman kalınlığı 50–100 μm'ye ulaşabilir. Bu, parçaları %10-15 daha az sert hale getirir ve yüksek sıcaklıklardaki mukavemetlerini etkiler. Lazer ayarlarına-ince ayar yaparak (darbe genişliği<10 μ s, peak current<5A), GE Additive has greatly enhanced the quality of the surface by controlling the thickness of the remelted layer to within 20 μ m.
3, Artık desteğin işlemede verimlilik ve maliyete getirdiği sınırlar
1. İşlem sonrası-zamanın fiyatı tavan yaptı
Karmaşık yapısal parçaları herhangi bir yardım almadan işlemek, tüm üretim döngüsünün %30 ila %50'sini alabilir. Örneğin, belirli bir uçak motorunun yanma odası kabuğu, elle kalkışı 120 saat süren karmaşık bir iç destek yapısına sahiptir. Ancak çözünür destek malzemeleri kullandığınızda çözünme süresi parça başına 8 saate iner ve verim 15 kat artar.
2. Malzeme israfı ve geri dönüşüm sorunları
Destekleyici yapı tarafından çok miktarda metal tozu kullanılır. Örneğin SLM teknolojisi ile destekleyici malzemelerin miktarı, kullanılan toplam miktarın %20 ila %30'unu oluşturabilmektedir. Artan desteğin tozu kirletmesi durumunda (örneğin, titanyum alaşımı tozunun paslanmaz çelik desteğe karıştırılması durumunda), geri dönüşümün maliyeti %50 ile %100 arasında artacaktır. Leiming Laser, desteğin tasarımını iyileştirerek bir bileşen modeli için kullanılan destek malzemesi miktarını %40 oranında azalttı. Bu, şirketin toz giderlerinden yılda 2 milyon yuan'dan fazla tasarruf etmesini sağladı.
3. Ekipman ve bakımdaki aşınma ve yıpranma maliyetleri
Mekanik destek aletlerinin (taşlama taşları ve freze takımları gibi) değiştirilmesi çoğu zaman ekipmanın bakım maliyetini artırır. Belirli bir kalıp üretim şirketi, artık desteğin neden olduğu takım aşınmasının yıllık bakım maliyetlerini 300.000 yuan artırdığını ve kesinti bakımının üretim kapasitesini %15 oranında azalttığını söylüyor.
4, Kalan sorunlara yardımcı olacak sistematik stratejiler
1. Destekleyici yapının tasarımının optimize edilmesi
Topolojinin optimizasyonu: Temas alanını azaltacak hafif destek yapılarını otomatik olarak oluşturmak için Magics gibi simülasyon yazılımlarını kullanın. Bir işletme, ağaç benzeri bir destek tasarımına-geçtikten sonra kullandığı destek malzemelerinin sayısını %60, desteklemek için gereken süreyi ise %75 oranında azalttı.
Çözünebilen malzeme: Polivinil alkol (PVA) gibi suda-çözünür destekler, karmaşık iç boşluk yapılarını çözerek ve birbirleriyle temas etmeyecek şekilde çıkarmak için kullanılır. EOS M290 ekipmanına yönelik PVA destek malzemesi, uçak parçaları yapımında etkili bir şekilde kullanıldı.
2. Temassız destek teknolojisi
Ultrasonla destek: Destek yapısını kırmak için yüksek-frekanslı titreşim (20–40 kHz) kullanmak, hassas parçalar için iyidir. Sonic Mill sistemi, çapı 0,5 mm'den küçük ve yüzey pürüzlülüğü 0,4 μm'den az olan desteklerle çalışabilir.
Plazma aşındırma: Desteği termal sonuçlara yol açmadan seçici olarak kaldırmak için düşük-sıcaklıkta plazma (Ar ve O2 gazlarının bir karışımı) kullanılması. Magnalux'un manyetik parlatma çözümü kobalt krom alaşımlı braketleri desteklemek için kullanılmıştır ve yüzey kalitesi tıbbi gereksinimlere uygundur.
3. İşleme parametrelerinin akıllı düzenlenmesi
Düşük stresli kesme: Tel kesme (WEDM), ısı girişini azaltmak için darbe genişliği 10 μs'den az ve tepe akımı 5A'den düşük olan ayarları kullanır. Belirli bir şirket, parametreleri optimize ederek, yeniden eritilmiş titanyum alaşımı parça katmanının kalınlığını 15 μm'ye kadar kesme sonrasında yönetmeyi başardı.
Katmanlı frezeleme: Kesme kuvvetlerini dağıtmak için küçük kesme derinliğine sahip katmanlı bir frezeleme tekniğidir (<0.2mm) and a high feed rate (>Kalın destek sistemleri için 500mm/dak) kullanılır. DMG MORI'nin beş-eksenli işleme merkezi, desteğin çıkarılmasındaki distorsiyonu 0,02 mm dahilinde bu şekilde kontrol ediyor.
4. İşlemden sonra koruma ve onarım
Lazer kaplama ile onarım: Desteğin çıkarılmasından sonra oluşan mikro çizikler için, lazer kaplama onarımında da aynı malzeme kullanılır. Kaplama tabakası 10–50 μm kalınlığındadır ve 400 MPa'nın üzerinde bir bağlanma mukavemetine sahiptir. Bu teknoloji, belirli bir havacılık parçaları üreticisi tarafından parçaların yüzey sertliğini tasarım değerinin %95'inden fazlasına geri getirmek için kullanılmıştır.
Elektrokimyasal parlatma: Pürüzsüz bir yüzey elde etmek amacıyla yüzeydeki tümsekleri seçici olarak çözmek için bir elektrolit (fosforik asit ve sülfürik asit karışımı) kullanılması. Elektrokimyasal parlatma sonrasında titanyum alaşımlı parçaların yüzey pürüzlülüğü Ra 3,2 μm'den 0,2 μm'ye düşürülebilir ve korozyona karşı dirençleri üç kat arttırılabilir.