1 Súhrn problémov s opakovateľnosťou výkonu kovového 3D tlačového materiálu
Pomocou vrstvenia kovových práškov vytvára 3D tlač na kov trojrozmernú pevnú štruktúru zahŕňajúcu niekoľko fáz vrátane spracovania prášku, tavenia laserom, chladenia a tuhnutia. Každá akcia by mohla ovplyvniť materiálové charakteristiky konečného dielu, a tým ovplyvniť opakovateľnosť výkonu. To môže spôsobiť problémy. Predovšetkým opakovateľnosť vlastností materiálu sa prejavuje väčšinou v nasledujúcich vlastnostiach:
Nekonzistentnosť mikroštruktúr: Rýchle ochladzovanie laserom roztaveného prášku počas procesu 3D tlače kovu spôsobuje, že sa ľahko vyvinú nerovnovážne mikroštruktúry vrátane nerovnomernej distribúcie veľkosti zŕn, tvaru a orientácie. Mechanické charakteristiky častí - pevnosť, tvrdosť a húževnatosť - sú priamo ovplyvnené zmenami v tejto mikroštruktúre.
Bežné problémy s kvalitou kovových 3D tlačených produktov sú pórovitosť a chyby. Mohli by vychádzať z práškových kontaminantov, plynových inklúzií počas tavenia laserom, neadekvátneho spojenia medzi vrstvami a iných prvkov. Pevnosť a trvanlivosť dielov môže byť výrazne znížená prítomnosťou chýb a pórov.
Účinky tepelného spracovania a následného spracovania: Kovové 3D tlačené komponenty, ktoré zvyčajne vyžadujú tepelné spracovanie a následné spracovanie po tlači, pomáhajú maximalizovať mikroštruktúru, znižovať zvyškové napätie a zvyšovať kvalitu povrchu. Ale počas tepelného spracovania a dodatočnej úpravy môžu prvky, vrátane regulácie teploty, trvania výdrže a rýchlosti ochladzovania, ovplyvniť materiálové vlastnosti dielov, a tým ohroziť opakovateľnosť výkonu.
Technológie spracovania a kvalita prášku: Výkon tlačeného tovaru závisí vo veľkej miere od kvality a technológií spracovania kovového prášku. Počas procesu tlače môže distribúcia veľkosti častíc prášku, tvar, tekutosť a chemické zloženie ovplyvniť hustotu plnenia prášku, účinnosť absorpcie lasera a správanie pri tavení, a tak ovplyvniť materiálové vlastnosti komponentov.
2 Skôr než prístup k riešeniu opakovateľnosti materiálových vlastností v kovovej 3D tlači
Z nasledujúcich hľadísk možno navrhnúť rozumné metódy na riešenie opakovateľnosti materiálového výkonu v kovovej 3D tlači:
maximalizácia technológie spracovania a kvality prášku: Riešenie opakovateľnosti výkonu začína zlepšovaním kvality a technológie spracovania kovových práškov. Prísna kontrola distribúcie veľkosti častíc, tvaru a chemického zloženia prášku, ako aj pokročilé technológie spracovania prášku vrátane ultrazvukových vibrácií a skríningu prúdenia vzduchu pomôžu zlepšiť hustotu plnenia a účinnosť laserovej absorpcie prášku, čím sa zníži tvorba pórov. a defektov, a tak zvýšiť opakovateľnosť materiálového výkonu dielov.
presná kontrola výrobných parametrov: Materiálové vlastnosti komponentov sú silne ovplyvnené nastaveniami tlače používanými v kovovej 3D tlači: výkon lasera, rýchlosť skenovania, hrúbka vrstvy a veľkosť bodu. Presným riadením týchto parametrov je možné maximalizovať mikroštruktúru komponentov, minimalizovať tvorbu nerovnovážnej fázy a zvýšiť mechanické vlastnosti materiálu a odolnosť proti korózii. Súčasne s tým môže rozumné plánovanie tlačovej cesty pomôcť znížiť výskyt chýb a zvýšiť opakovateľnosť výkonu dielu.
Zlepšenie postupov dodatočnej úpravy a techník tepelného spracovania: Výkon kovových 3D tlačených dielov je výrazne ovplyvnený postupmi dodatočnej úpravy a tepelným spracovaním. Zvyškové napätie je možné znížiť, mikroštruktúru optimalizovať a pevnosť a húževnatosť komponentov zvýšiť pomocou optimálnej optimalizácie procesu tepelného spracovania – teda výberom vhodnej teploty ohrevu, trvania výdrže a rýchlosti chladenia. Súbežné pokročilé metódy následného spracovania vrátane povrchového lakovania, leštenia a pieskovania môžu zvýšiť kvalitu povrchu dielov, zvýšiť odolnosť proti opotrebovaniu a korózii.
Zlepšenie kontroly kvality a monitorovania procesov: Posilnenie monitorovania procesov a kontroly kvality je kľúčovým spôsobom, ako zvýšiť opakovateľnosť vlastností materiálov pri 3D tlači kovov. Monitorovanie teploty, tlaku a zloženia plynov v reálnom čase počas procesu tlače pomáha rýchlo nájsť a opraviť možné problémy s kvalitou. Pokročilé detekčné metódy vrátane röntgenovej difrakcie, rastrovacej elektrónovej mikroskopie a analýzy energetického spektra môžu byť tiež použité súčasne na presné preskúmanie mikroštruktúry a chemického zloženia dielov, čím je zaručené, že ich výkon spĺňa kritériá návrhu.
Skúmanie materiálového výkonu a kompilácia údajov: Vykonávanie výskumu materiálového výkonu a zber údajov je kľúčom k vyriešeniu opakovateľnosti materiálových charakteristík v kovovej 3D tlači, pretože do tohto procesu sú zapojené komplikované faktory z mnohých aspektov. Presnejšie a spoľahlivejšie predikčné modely môžu byť vyvinuté pomocou hĺbkového výskumu účinkov rôznych materiálov, parametrov tlače a techník tepelného spracovania na výkon dielov, čím sa ponúka vedecký základ pre optimalizáciu tlačových procesov a zvýšenie opakovateľnosti výkonu. Zhromažďovanie množstva experimentálnych údajov môže zároveň výrazne prospieť ďalšiemu vývoju materiálov a optimalizácii procesov.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminium-alloy-3d-printed-racing-parts.html