Ako skúsený poskytovateľ v odvetví spracovania kovov som bol svedkom transformačnej sily tejto technológie. Kovová tlač, známa aj ako výroba kovových aditív, spôsobila revolúciu v spôsobe, akým navrhujeme a vyrábame diely. Ponúka bezkonkurenčnú slobodu dizajnu, umožňuje vytvárať zložité geometrie, ktoré bolo kedysi nemožné alebo extrémne nákladné vyrábať tradičnými metódami. Ak však chcete plne využiť výhody kovovej tlače, je dôležité dodržiavať špecifické pokyny pre dizajn. V tomto blogovom príspevku sa podelím o niekoľko kľúčových aspektov dizajnu dielov, ktoré sa majú vyrábať procesom tlače na kov.
1. Pochopte proces tlače kovov
Predtým, ako sa ponoríte do návrhových pokynov, je nevyhnutné mať základné znalosti o tom, ako funguje proces tlače na kov. Existuje niekoľko typov technológií tlače na kov, vrátane práškovej fúzie (PBF) a usmerneného nanášania energie (DED). V PBF sa tenká vrstva kovového prášku nanesie na stavebnú platformu a vysokoenergetický laserový alebo elektrónový lúč selektívne roztaví prášok podľa digitálneho modelu. Proces sa opakuje vrstvu po vrstve, kým nie je časť dokončená. Na druhej strane DED zahŕňa privádzanie kovového prášku alebo drôtu do roztavenej nádrže vytvorenej laserovým alebo elektrónovým lúčom.
Každá technológia má svoje silné stránky a obmedzenia, ktoré môžu výrazne ovplyvniť dizajn. Napríklad PBF vo všeobecnosti ponúka vyššie rozlíšenie a lepšiu povrchovú úpravu, vďaka čomu je vhodný pre zložité diely. Na druhej strane je DED vhodnejší pre veľkorozmerné diely a opravy kvôli jeho vyššej rýchlosti odtavovania.
2. Dizajn pre vyrobiteľnosť
Hrúbka steny
Jedným z najdôležitejších aspektov návrhu je hrúbka steny. Pri tlači na kov je minimálna hrúbka steny, ktorú možno spoľahlivo potlačiť. Ak sú steny príliš tenké, nemusia sa počas procesu tlače úplne roztaviť, čo môže mať za následok slabé alebo neúplné časti. Minimálna hrúbka steny závisí od materiálu kovu a použitej technológie tlače. Pre väčšinu procesov tlače kovov sa odporúča minimálna hrúbka steny 0,5 - 1 mm. Vždy je však najlepšie poradiť sa s poskytovateľom služieb tlače kovov, aby ste určili presnú minimálnu hrúbku steny pre vašu konkrétnu aplikáciu.
Podporné štruktúry
Pri tlači na kov sa často vyžadujú podporné konštrukcie, ktoré držia časť na mieste počas procesu tlače a zabránia deformácii. Pri navrhovaní vašej časti je dôležité zvážiť, ako budú pridané a odstránené podporné konštrukcie. Pokúste sa navrhnúť svoju časť spôsobom, ktorý minimalizuje potrebu podporných štruktúr. Vyhnite sa napríklad previsnutým prvkom, ktoré sú príliš veľké alebo strmé. Ak sú potrebné podporné konštrukcie, navrhnite ich tak, aby sa dali po tlači ľahko odstrániť bez poškodenia dielu.
Tolerancie
Kovová tlač ponúka relatívne vysokú presnosť, ale aj tak je dôležité brať do úvahy tolerancie vo vašom dizajne. Tolerancie sa vzťahujú na prípustnú odchýlku rozmerov dielu. Dosiahnuteľná tolerancia závisí od technológie tlače kovu, materiálu a zložitosti dielu. Vo všeobecnosti môže kovová tlač dosiahnuť tolerancie v rozsahu ±0,1 - 0,5 mm. Pri zadávaní tolerancií vo svojom návrhu sa uistite, že sú realistické a dosiahnuteľné. Príliš tesné tolerancie môžu zvýšiť náklady a čas prípravy dielu.
3. Výber materiálu
Výber kovového materiálu je ďalším rozhodujúcim faktorom v procese návrhu. Rôzne kovy majú rôzne vlastnosti, ako je pevnosť, tvrdosť, odolnosť proti korózii a tepelná vodivosť. Pri výbere materiálu zvážte zamýšľané použitie dielu. Napríklad, ak má byť diel ľahký a pevný, dobrou voľbou môžu byť titánové alebo hliníkové zliatiny. Ak je kľúčovou požiadavkou odolnosť proti korózii, vhodnejšia môže byť nehrdzavejúca oceľ alebo zliatiny na báze niklu.
Je tiež dôležité poznamenať, že rôzne kovy môžu mať rôzne požiadavky na spracovanie v procese tlače kovov. Niektoré kovy môžu byť náchylnejšie na praskanie alebo deformáciu počas tlače, čo môže vyžadovať špeciálne parametre spracovania alebo úpravy po spracovaní. Ako dodávateľ procesov tlače kovov vám môžeme poskytnúť podrobné informácie o vlastnostiach a požiadavkách na spracovanie rôznych kovov, ktoré vám pomôžu urobiť informované rozhodnutie.
4. Geometrická zložitosť
Jednou z hlavných výhod kovovej tlače je jej schopnosť vyrábať diely s komplexnou geometriou. Je však dôležité vyvážiť geometrickú zložitosť s vyrobiteľnosťou. Zatiaľ čo kovová tlač môže vytvárať zložité vnútorné kanály, mriežkové štruktúry a organické tvary, príliš zložité návrhy môžu zvýšiť riziko defektov a zvýšiť náklady na výrobu.
Pri navrhovaní zložitých geometrií zvážte nasledovné:
- Vnútorné vlastnosti: Ak má váš diel vnútorné prvky, ako sú kanály alebo dutiny, uistite sa, že sú prístupné pre operácie po spracovaní, ako je čistenie a kontrola.
- Mriežkové konštrukcie: Mriežkové konštrukcie možno použiť na zníženie hmotnosti dielu pri zachovaní jeho pevnosti. Návrh mriežkových štruktúr by však mal byť optimalizovaný, aby sa zabezpečila jednotná tlač a dobré mechanické vlastnosti.
- Symetria: Navrhovanie dielov so symetriou môže zjednodušiť proces tlače a znížiť potrebu podporných štruktúr.
5. Povrchová úprava
Povrchová úprava kovového dielu s potlačou sa môže líšiť v závislosti od technológie tlače a operácií následného spracovania. Vo všeobecnosti môžu mať tlačené časti drsnú povrchovú úpravu v dôsledku povahy procesu tlače na báze prášku. Ak sa vyžaduje hladká povrchová úprava, môžu byť potrebné operácie po spracovaní, ako je opracovanie, leštenie alebo tryskanie.
Pri navrhovaní dielu zvážte úroveň povrchovej úpravy, ktorá je potrebná pre zamýšľanú aplikáciu. Ak je vysokokvalitná povrchová úprava rozhodujúca, možno budete musieť navrhnúť diel tak, aby umožňoval jednoduché následné spracovanie. Vyhnite sa napríklad prvkom, ktoré sú ťažko dostupné pri obrábaní alebo leštení.
6. Úvahy po spracovaní
Dodatočné spracovanie je dôležitým krokom v procese tlače kovu na zlepšenie vlastností a vzhľadu dielu. Bežné operácie po spracovaní zahŕňajú tepelné spracovanie, obrábanie, povrchovú úpravu a kontrolu.
- Tepelné spracovanie: Tepelné spracovanie sa môže použiť na zmiernenie vnútorného napätia, zlepšenie mechanických vlastností dielu a zvýšenie jeho odolnosti proti korózii. Pri navrhovaní dielu zvážte požiadavky na tepelné spracovanie a to, ako môžu ovplyvniť rozmery a vlastnosti dielu.
- Obrábanie: Na dosiahnutie konečných rozmerov a povrchovej úpravy dielu môže byť potrebné opracovanie. Navrhnite svoj diel tak, aby umožňoval jednoduché obrábacie operácie, ako je napríklad dostatočný prístup pre rezné nástroje.
- Inšpekcia: Na kontrolu vnútornej kvality dielu možno použiť nedeštruktívne testovacie metódy, ako je röntgen, ultrazvukové testovanie alebo skenovanie počítačovou tomografiou (CT). Navrhnite svoju časť spôsobom, ktorý umožňuje efektívnu kontrolu.
Záver
Navrhovanie dielov pre proces tlače kovov si vyžaduje komplexné pochopenie technológie, materiálov a výrobných procesov. Dodržiavaním pokynov pre dizajn načrtnutých v tomto blogovom príspevku môžete zabezpečiť, že vaše diely sú vyrobiteľné, spĺňajú požadované výkonnostné špecifikácie a sú nákladovo efektívne.
Ako popredný dodávateľ procesov tlače kovov máme rozsiahle skúsenosti s výrobou vysoko kvalitných kovových tlačených dielov. Ponúkame široké spektrum služieb, naprTitánové držiaky s kovovou potlačou,Kovová 3D tlač Rýchle prototypovanie, aSlužba titánovej 3D tlače. Ak máte projekt, ktorý vyžaduje kovovú potlač, budeme radi, ak sa ozvete. Náš tím odborníkov môže s vami spolupracovať na optimalizácii vášho dizajnu, výbere správnych materiálov a zaistení úspešnej výroby vašich dielov. Kontaktujte nás ešte dnes a začnite konverzáciu o vašich potrebách tlače kovov.
Referencie
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2015). Aditívne výrobné technológie: 3D tlač, rýchle prototypovanie a priama digitálna výroba. Springer.
- Wohlers, T. a Gornet, P. (2018). Wohlersova správa 2018: 3D tlač a aditívna výroba Stav priemyslu. Wohlers Associates.
- ASTM International. (2019). Normy aditívnej výroby. ASTM International.