Ako dosiahnuť vysokú{0}}presnú montáž po kovovej 3D tlači?

1. Optimalizácia návrhu: Zastavte chyby pri montáži skôr, ako sa vyskytnú.
Dynamická kompenzácia a rozdelenie tolerancií
Na základe charakteristík procesu tlače (napríklad presnosť SLM ± 0,05 mm a EBM ± 0,1 mm) ponechajte priestor pre montážne tolerancie vo fáze 3D modelu. Napríklad povrch, kde sa stretávajú lopatky turbíny a kotúč leteckého motora, musí byť dodržaný v tolerancii ± 0,02 mm. Funkciu „horizontálna expanzia“ možno použiť na vyrovnanie zmrštenia materiálu počas tlače (napríklad miera zmrštenia titánovej zliatiny je asi 0,8 %). Simulačný softvér VoxelDance Engineering pomohol spoločnosti Guangzhou Ruitong Additive Manufacturing Company zlepšiť kompenzáciu deformácií zubných implantátov. To znížilo deformáciu polohovacieho krúžku z 0,3 mm na 0,1 mm, čo vyriešilo problém presnosti montáže.
Štandardizované rozhrania a modulárny dizajn
Použitie konvenčných spôsobov pripojenia, ako sú pripojenia rozhrania USB a zadlabávacie a čapové konštrukcie v štýle Lego{0}}, na uľahčenie montáže. Napríklad pretekársky model OpenRC F1 má štandardizované rozhrania, ktoré používateľom uľahčujú výmenu dielov, ako sú pneumatiky a chvostové plutvy. V prípade komplikovaných konštrukcií sa dajú rozložiť na menšie samostatné časti (ako sú spoje, články a škrupiny robotických ramien), ktoré sa dajú vytlačiť a zostaviť samostatne. To uľahčuje opravu a aktualizáciu neskôr.
Podpora optimalizácie a spájania tlače{0}}nadol
Ako základ tlače použite povrch, ktorý je potrebné spojiť, a použite rovinnosť prvej vrstvy, aby bolo spájanie presnejšie. Napríklad pri tlači dvoch pol{1}}kruhových modelov lícom nadol môže byť šitie menej ovplyvnené vrstvením. Zmenšenie kontaktnej plochy pomocou mriežky alebo kužeľovej podpory uľahčuje následné odstránenie. Napríklad predmety vyrobené z nehrdzavejúcej ocele 316L používajú techniku ​​šachovnicového skenovania a skenovanie obrysového ofsetu, aby bol povrch menej drsný, od Ra12 μm po Ra3,2 μm.
2. Kontrola procesu: presná správa nastavení tlače
Optimalizácia hustoty energie
Tvar roztaveného kúpeľa môžete regulovať zmenou výkonu lasera, rýchlosti skenovania a hrúbky vrstvy. To môže pomôcť predchádzať problémom, ako je sféroidizácia a neúplná fúzia. Napríklad hustota energie titánovej zliatiny Ti6Al4V sa musí udržiavať medzi 60 a 120 J/mm³. Ak je výkon príliš nízky alebo rýchlosť príliš vysoká, sila spojenia medzi vrstvami nemusí byť dostatočne silná. Ak je hustota energie príliš vysoká, môže dôjsť k praskaniu tepelným napätím.
Udržiavanie čistého vzduchu a správnej teploty
Aby kov neoxidoval, v každom kroku sa pridáva argón alebo dusík vysokej{0}}čistoty (s obsahom kyslíka menej ako 0,1 %). Napríklad predhriatie substrátu na 150–200 stupňov pred tlačou hliníkovej zliatiny AlSi10Mg pomáha znížiť tepelné namáhanie a zastaviť deformáciu. Používanie viaclúčovej technológie kolaboratívneho skenovania tiež môže rovnomerne rozložiť vstup tepla a znížiť zvyškové napätie.
Online monitorovanie a poskytovanie spätnej väzby v uzavretej slučke
Používali infračervené teplomery, kamery s tavným bazénom a ďalšie senzory na sledovanie teplotného poľa a tvaru tavného bazéna v reálnom čase počas tlače. Napríklad jedna spoločnosť využíva algoritmy AI na sledovanie zmien šírky tavného bazéna, automatickú zmenu výkonu lasera a nižšiu pórovitosť z 0,5 % na menej ako 0,1 %, čo výrazne zvyšuje hustotu materiálu.
3. Technológia následného spracovania: zlepšenie povrchu a zachovanie jeho tvaru.
Tepelné spracovanie zbaví materiál napätia.
Žíhanie, ako je zahrievanie titánovej zliatiny v argóne na 800 stupňov počas dvoch hodín, môže zbaviť zvyškového napätia, ktoré sa vytvára počas tlače, a zastaviť deformáciu počas montáže. Kalenie a popúšťanie možno použiť na stvrdnutie-súčiastok s vysokou pevnosťou a húževnatosť. Príkladom sú diely z vysokoteplotnej zliatiny na báze niklu--, ktoré boli ošetrené izostatickým lisovaním za tepla (HIP). Ich hustota je takmer 100% a ich únavová sila sa zvýšila o viac ako 30%.
Precízne obrábanie a povrchová úprava vykonávaná strojmi
CNC obrábanie: Pre funkčné povrchy, ako sú dosadacie plochy, ponechajte priestor 0,1–0,3 mm. Na dosiahnutie presných požiadaviek na rovinnosť 0,02 mm a drsnosť Ra3,2 použite päťosový CNC obrábací stroj s prepojením.
Elektrolytické leštenie je proces, ktorý využíva elektrochemické princípy na odstránenie malých hrbolčekov na povrchu dielov z hliníkovej zliatiny. Tým sa zníži drsnosť povrchu z Ra6 μm ​​na Ra0,2 μm a vytvorí sa pasivačná vrstva, vďaka ktorej sú diely odolnejšie voči korózii.
Použitím Al ₂ O3 alebo sklenených guľôčok na dopad na povrch pri vysokej rýchlosti sa pieskovaním zbavíte zvyškov prášku a povrch bude vyzerať konzistentnejšie. Napríklad konkrétna spoločnosť použila pieskovanie na úpravu drsnosti povrchu 3D-vytlačených implantátov z titánovej zliatiny na Ra1,6 μm, čo pomohlo kostným bunkám priľnúť k nim.
Kompenzácia deformácie riadená simuláciou
Môžete použiť softvér ako VoxelDance Engineering na simuláciu celého procesu tlače, odhadnúť, ako sa veci zmenia, a vytvoriť modely za kompenzáciu. Konkrétna spoločnosť napríklad znížila deformáciu dielov po simulačnej úprave z 0,5 mm na 0,05 mm pre palivové dýzy leteckých motorov a zrovnala montážnu vôľu o 80 %.
4. Naplánujte si skladanie vecí: Pravidelne sa uistite, že je všetko správne
Platforma na montáž vecí, ktorá je veľmi tuhá
Použitie základne s vysokou{0}}tuhosťou, presného prevodového a vodiaceho systému a integrovaného dizajnu na zníženie vplyvu deformácie zariadenia na súosovosť zostavy. Napríklad pri montážnej linke pre motory humanoidných robotov sa na zníženie počtu systémových chýb používa návrh prispôsobenia sa prostrediu (napríklad udržiavanie konzistentnej teploty).
Zostava pre vizuálne polohovanie a kontrolu sily
Pridajte vysoko presný systém videnia, ktorý vám umožní nájsť polohu a smer dôležitých častí, ako je stator a rotor, a napraviť chyby, ktoré sa vyskytli počas montáže. Zároveň sú na konci umiestnené integrované snímače riadenia sily, ktoré sledujú zmeny sily a krútiaceho momentu v reálnom čase v niekoľkých smeroch, čo umožňuje „flexibilné vkladanie“. Napríklad jedna spoločnosť využíva technológiu riadenia sily, aby zabránila zmene zostavy motora a lisovacej sily o viac ako ± 5 N, čo zabraňuje zlomeniu ložísk.
Spätná väzba v uzavretej slučke a kapacita na sledovanie údajov
Zhromažďovanie údajov o tlaku, posune, krútiacom momente a iných faktoroch v reálnom čase počas procesu montáže a ich porovnávanie s vopred určeným oknom procesu. Ak sa niečo pokazí, systém automaticky spustí alarm alebo zakročí. Napríklad jedna spoločnosť robí samostatné záznamy o procese montáže pre každý motor humanoidného robota, poskytuje štatistickú kontrolu procesu (SPC) a sledovateľnosť kvality a dosahuje konzistenciu šarží lepšej ako 99,9 %.
5. Priemyselné prípady a trendy, na ktoré sa môžete tešiť
Oblasť letectva
GE Aviation využíva technológiu SLM na tlač palivových trysiek pre motory LEAP. Spája 20 kusov do jedného, ​​vďaka čomu je o 25 % ľahší a vydrží 5-krát dlhšie. Vďaka spojenej kontrole optimalizácie parametrov tlače a CNC presného obrábania je jeho montážna presnosť ± 0,01mm.
Oblasť lekárskych implantátov
Johnson&Johnson DePuy Synthes používa acetabulárne misky z titánovej zliatiny vytlačené 3D na udržanie hladkého povrchu pod Ra0,8 μm pomocou elektrolytického leštenia. To spolu s poréznym štrukturálnym dizajnom urýchľuje vývoj kostí o 40%.