Aké sú bežné spôsoby podpory kovovej 3D tlače?

一, Tradičná mechanická podpora: nájdenie rovnováhy medzi poškodením a účinnosťou
1. Ručné rozoberanie nástrojov: jednoduché, ale nebezpečné
Pre elementárne geometrické prvky ľudia stále väčšinou používajú ručné nástroje, ako sú kliešte a pinzety. Napríklad pri tlači obežného kolesa zo zliatiny titánu musí operátor pomaly odlepovať pozdĺž línie, kde sa stretávajú podpera a sekcie. Tento proces má však niekoľko veľkých problémov:
Koncentrácia napätia v mieste kontaktu: Nástroje môžu ľahko spôsobiť deformáciu alebo dokonca zlomenie tenkostenných alebo konzolových konštrukcií, keď ich zaťažujú. V jednej situácii, ktorá sa týkala vstrekovača paliva leteckého motora, ručné odoberanie podpery spôsobilo mikrotrhliny v oblasti s hrúbkou steny 0,3 mm a konečný podiel odpadu bol 15 %.
Poškodenie povrchu: Po roztavení pri vysokých teplotách sa kovový prášok bezpečne prichytí k podložke. Nútené odlupovanie zvyčajne zanecháva škrabance alebo jamky. Keď zložíte manuálnu podperu pre lekárske implantáty, drsnosť povrchu (hodnota Ra) je vo všeobecnosti väčšia ako 10 μm, čo je oveľa viac ako klinická požiadavka 2 μm.
2. CNC obrábanie: rovnováha medzi presnosťou a cenou
CNC frézovanie je teraz najlepším spôsobom{0}}výroby vysoko presných dielov. Päť-osové spojovacie obrábacie centrum od spoločnosti EOS, nemeckého podniku, dokáže odstrániť zvyškovú podporu až do úrovne 0,01 mm. Táto technológia má však dva veľké problémy:
Materiálový odpad: Aby sa ušetril čas na obrábanie, pri návrhu dielu sa musí použiť viac materiálov. To znamená, že sa použije len 20 % až 30 % prášku.
Hranica pre vybavenie: Špičkové{0}}obrábacie stroje CNC stoja viac ako milión dolárov, čo je pre malé a stredné-podniky príliš veľa. To sťažuje širšie využitie technológie.
3. Čistenie pomocou vibrácií a prúdenia vzduchu: posledná línia obrany pre komplikované konštrukcie
Na miestach, ku ktorým sa stroje ťažko dostanú, ako sú vnútorné prietokové kanály alebo priečne otvory, vyžaduje práškové čistenie kombináciu vibrácií a vysokotlakového{0}}prúdenia vzduchu. Systém TCB-100 spoločnosti Zhejiang Tuobo sa dokáže zbaviť viac ako 95 % zvyškov prášku pomocou 360-stupňovej trojrozmernej rotačnej vibrácie a stlačeného vzduchu 0,6 MPa. Táto stratégia však sťažuje návrh nosných štruktúr:
Obmedzenie otvoru: Ak je priemer prietokového kanála menší ako 2 mm, prášok pravdepodobne zostane pohromade kvôli kapilárnemu pôsobeniu. Na jeho čistenie je potrebné ultrazvukové práškové čistenie.
Problém so spotrebou energie: Vibračný stôl beží nepretržite 8 hodín a spotrebuje 15 kWh elektriny, čo zvyšuje náklady na výrobu.
2, Technika tlače, ktorá nie je podporovaná: odstránenie problémov s post{1}}spracovaním zo zdroja
1. Optimalizácia parametrov procesu: presná kontrola príkonu energie
Velo3D dokázalo vytlačiť malé uhlové štruktúry s uhlami medzi 5 stupňami a 35 stupňami bez podpory zmenou výkonu lasera a veľkosti bodu za behu. Hlavná myšlienka je:
Riadenie tepelného príkonu: Aby sa bazén s taveninou príliš nezohrieval a neskolaboval, znížte hustotu výkonu v oblasti zavesenia na 80 W/mm² (zvyčajný proces je 120 W/mm²).
Nový spôsob rozptyľovania prášku: Hrúbku vrstvy prášku je možné regulovať v rozmedzí ± 5 μm rozprašovaním prášku cez predný lievik a jeho odoberaním pomocou zadného sacieho zariadenia. Týmto spôsobom sa zníži dopyt po podpore.
2. Systém spätnej väzby-v reálnom čase: koniec uzavretého-kontrolného cyklu
Technológia Smart Fusion spoločnosti EOS využíva kamery s optickou tomografiou (OT) na sledovanie teploty v bazéne taveniny a algoritmy AI na zmenu nastavení za chodu. Táto technológia znižuje podporu o 70 % a zvyškové napätie o 40 % pri tlači satelitnej antény. Technologický prielom je:
Rovnováha viacvrstvového tepelného poľa: Modelovaním predpovedaných teplotných polí sa uistite, že každá vrstva dostáva rovnaké množstvo tepla. Tým sa zabráni ohýbaniu vrstiev v dôsledku lokálneho prehriatia.
Knižnica adaptívnych parametrov: Ak chcete okamžite získať nepodporovanú tlač, nastavte samostatné balíčky procesov pre každý materiál (napríklad Inconel 718 alebo Ti6Al4V).
3, Elektrochemická podpora: Nový prelom v štúdiu materiálov
1. Princíp obetnej anódy: kontrola korózie vybraným spôsobom
Metóda elektrochemického leptania navrhnutá Arizona State University oddeľuje podporu a komponenty nasledujúcim spôsobom:
Pohon s potenciálnym rozdielom: Primárna batéria je vyrobená v roztoku kyseliny dusičnej s použitím uhlíkovej ocele (E stupeň =-0.44V) ako podpery a nehrdzavejúcej ocele 304 (E stupeň =-0.18V) ako súčasti. Uhlíková oceľ sa najskôr oxiduje.
Kyslík urýchlil reakciu: Keď sa pridá bublinkový kyslík, rýchlosť korózie sa zvýši 6-krát a 7 mm hrubá podložka z uhlíkovej ocele sa môže úplne rozpustiť za 6 hodín bez poškodenia povrchu nehrdzavejúcej ocele.
2. Hirtizačný proces: veľký krok vpred v automatizovanom práškovom čistení
Zariadenie RENA Technologies H3000 s trojstupňovým elektrochemickým spracovaním poskytuje plne automatickú podporu.
Fáza hrubého leštenia: Použitím elektrochemických impulzov a dynamiky tekutín sa počiatočná drsnosť zníži z Ra100 μm na Ra10 μm a odstráni sa 99 % zvyškov prášku.
Fáza jemného leštenia: Technológia chemického odstraňovania-častíc znižuje drsnosť na Ra2 μm, čo je prijateľné pre letectvo.
Voliteľný ultra-presný leštiaci stolík: Dokáže vytvoriť zrkadlový efekt s Ra0,5 μm pre špičkové-použitie ako optické komponenty.
V lekárskom priemysle sa tento postup veľmi dobre osvedčil. Napríklad štandardné mechanické leštenie trvá 4 hodiny a zanecháva škrabance, zatiaľ čo proces Hirtisation trvá len 45 minút a drsnosť povrchu je trikrát lepšia.
4, Matica výberu technológie: Sprievodca rozhodovaním na základe scenárov
Typ technológie, situácie, kedy sa dá použiť, klady a zápory
Ručné nástroje na rozoberanie jednoduchých tvarov, súčiastok, ktoré nemusia byť veľmi presné, súčiastok, ktoré sú lacné, súčiastok, ktoré sa ľahko používajú, súčiastok, ktoré sa môžu zlomiť a súčiastok, ktoré nie sú veľmi efektívne
CNC obrábacie stroje sú veľmi presné na frézovanie komplikovaných povrchových dielov s presnosťou ± 0,01 mm. To robí zariadenie veľmi drahým a plytvá množstvom materiálov.
Vibračný čistiaci prášok má vnútorný prietokový kanál a konštrukciu krížového otvoru, ktorá sa ničoho nedotýka. Má tiež automatický limit clony a spotrebuje veľa energie.
Tlač bez podpory s malým presahom uhla, bez dodatočného{0}}spracovania v sériovej výrobe, s vysokou spotrebou materiálu, s vysokým prahom vybavenia a s náročným ladením parametrov
Elektrochemické leptanie zmiešaných materiálov,-nedeštruktívne presné diely, veľa automatizácie, komplikovaný chemický manažment a veľa peňazí na začiatok