Ako ovládať hrúbku steny pri 3D tlači krytov EV motora z kovu?

Vzorky sa často vracajú s nerovnými stenami. Teplo sa nerozptyľuje rovnomerne, montážne rozmery sa posúvajú a nedosahuje sa cieľová hmotnosť. Tieto problémy zvyčajne súvisia so slabou kontrolouhrúbka steny kovovej 3D tlače. Tento článok popisuje, ako navrhnúť, vytlačiť a skontrolovať hrúbku steny, aby kryty motora EV spĺňali požiadavky na výkon aj výrobu.

Hrúbka steny ovplyvňuje štyri kľúčové oblasti:

Odvod tepla – nerovné steny vytvárajú horúce miesta a znižujú účinnosť chladenia.

Hmotnosť – ľahšie kryty pomáhajú rozsahu; 10 % pokles hmotnosti vozidla zvyčajne zlepšuje energetickú účinnosť približne o 6 – 8 %.

Pevnosť a tuhosť – kryt musí zvládnuť krútiaci moment a chrániť vnútorné časti.

Tesnenie a montáž – konzistentná hrúbka udržuje montážne plochy a tesniace plochy v tolerancii.

Keďže čoraz viac programov EV využíva aditívnu výrobu, úspešná 3D tlač krytu EV motora do značnej miery závisí od dosiahnutia hrúbky steny hneď od začiatku. Slabá kontrolahrúbka steny kovovej 3D tlačeje jedným z najčastejších dôvodov, prečo prototypy zlyhávajú pri testovaní funkčnosti.

Praktické minimum závisí od materiálu, geometrie a toho, či je stena podopretá.

Typické spoľahlivé rozsahy pre fúziu laserového prášku:

AlSi10Mg: 0,8–1,2 mm pre konštrukčné steny

Nerezová oceľ (316L / 17-4PH): 0,5–0,8 mm

Titán (Ti-6Al-4V): 0,6–1,0 mm

Tenšie steny sú niekedy možné na malých,-neštrukturálnych prvkoch, ale zvyšujú riziko zdeformovania, neúplného splynutia alebo drsných povrchov. Pre väčšinu tenkostenných kovových 3D tlačených dielov je bezpečnejšie zostať na vyššom konci týchto rozsahov. Absolútna minimálna hrúbka steny pre kovovú 3D tlač môže v ideálnych podmienkach dosiahnuť 0,3 – 0,4 mm, no táto hodnota je zriedka vhodná pre nosné-steny krytu motora.

Fúzia v práškovom lôžku vs. iné procesy

Powder bed fusion ponúka najlepšie rozlíšenie a najnižšiu praktickú minimálnu hrúbku steny pre kovovú 3D tlač. Iné procesy, ako je usmernené nanášanie energie alebo tryskanie spojiva vo všeobecnosti vyžadujú hrubšie steny. Väčšina prác na kryte motora EV preto zostáva pri fúzii prášku.

Medzi typické problémy patria:

Deformácia po odstránení podpory

Previsnuté alebo spadnuté okraje na nepodoprených stenách

Prebytočný prášok sa lepí na tenké vertikálne povrchy

Lokálne prehriatie, ktoré vytvára drsné alebo porézne zóny

Zmeny hrúbky spôsobené teplotnými gradientmi

Laser extrémne rýchlo zahrieva a ochladzuje kov. Materiál sa snaží expandovať a zmršťovať, ale je držaný obklopujúcim pevným kovom a konštrukčnou doskou. Tenké steny nemajú tuhosť, takže zvyškové napätie ich ľahko ohne alebo skrúti. Hliník je obzvlášť citlivý kvôli vysokej tepelnej rozťažnosti; titán sa môže prehriať, pretože teplo neodvádza rýchlo. Hlavnými spôsobmi zníženia tohto rizika sú orientácia, stratégia podpory a tepelná-úprava na zmiernenie stresu.

Fáza návrhu
Udržujte prechody hrúbky postupné. Pridajte rebrá tam, kde je potrebná extra tuhosť. Použite zaoblené rohy namiesto ostrých. Veľké nepodporované tenké časti takmer vždy spôsobujú problémy.

Vytvorte orientáciu a podpery
Kritické tenké steny orientujte tak vertikálne, ako je to praktické. Umiestnite podpery tam, kde ich možno čisto odstrániť. Samonosné{2}}uhly znižujú množstvo potrebnej podpory.

Parametre procesu
Výkon lasera, rýchlosť skenovania a vzor šrafovania musia zodpovedať hrúbke steny a materiálu. Tenšie steny zvyčajne potrebujú nižšiu spotrebu energie, aby sa predišlo prehrievaniu.

Po{0}}spracúvaní
Takmer vždy je potrebná tepelná úprava-na zmiernenie stresu. Ponechajte obrábací materiál na tesniacich a montážnych plochách, aby bolo možné po tepelnom spracovaní a odstránení podpier upraviť konečné rozmery.

Inšpekcia
Použite CT skenovanie pre vnútorné prvky, CMM pre vonkajšie rozmery a priame merania hrúbky vo viacerých bodoch. Skontrolujte priemernú hrúbku a lokálne odchýlky.

Zákazník potreboval hliníkový kryt motora EV s agresívnymi hmotnostnými cieľmi a vnútornými chladiacimi kanálmi. Prvý návrh zahŕňal niekoľko stien pod 0,8 mm a prudké zmeny hrúbky.

Výrobca kovovej 3D tlače skontroloval model, zvýšil kritické steny na 1,0–1,2 mm, pridal miestne rebrá a upravil orientáciu zostavy. Prvé-časti článku boli vytlačené v AlSi10Mg,-odstránené napätie a povrchová úprava-na kľúčových plochách bola obrobená. Zmeny hrúbky steny zostali na kritických častiach v rozmedzí ±0,12 mm a kryt spĺňal hmotnostné aj tepelné ciele. Pilotná séria 18 kusov bola dodaná podľa plánu s úplnými správami o kontrole. Spolupráca so schopnou továrňou na kovovú 3D tlač, ktorá rozumie správaniu hrúbky steny kovovej 3D tlače, zmenila riskantný dizajn na opakovateľný proces.

Aká je vaša overená minimálna hrúbka steny pre AlSi10Mg, nerez a titán na častiach podobnej veľkosti?

Môžete zdieľať nedávne údaje CMM alebo CT z tenkých{0}}úloh?

Ako zvládate úľavu od stresu a odstránenie podpory na zložitých krytoch?

Aký obrábací materiál odporúčate na tesnenie a montáž plôch?

Podporujete množstvo prototypov aj veľkoobchodný predaj kovových 3D tlačených dielov?

Tieto otázky vám pomôžu posúdiť, či dodávateľ kovovej 3D tlačenej skrine motora na mieru má skutočné skúsenosti s kontrolou hrúbky steny kovovej 3D tlače.

Spoľahlivé výsledky tenkých stien-pochádzajú skôr z disciplinovaného riadenia procesu, než z najnižšej teoretickej hrúbky. Tímy, ktoré kombinujú pravidlá zvukového dizajnu so skúseným ladením parametrov a správnym následným-spracovaním, konzistentne dosahujú lepšiu rozmerovú stabilitu a vyšší výnos.