1 Sinopsi dels problemes de repetibilitat del rendiment del material d'impressió 3D metàl·lica
Mitjançant l'apilament de pols metàl·liques capa per capa, la impressió 3D metàl·lica genera una estructura sòlida tridimensional que inclou diverses fases, com ara el processament de pols, la fusió làser, el refredament i la solidificació. Cada acció podria afectar les característiques del material de la peça final, afectant per tant la repetibilitat del rendiment. Això pot causar problemes. En particular, la repetibilitat de les propietats del material es mostra principalment en les següents característiques:
Incoherències de la microestructura: el refredament ràpid de la pols fosa per làser durant el procés d'impressió 3D de metall fa que es desenvolupin fàcilment microestructures no equilibrades, inclosa la distribució desigual de la mida, la forma i l'orientació del gra. Les característiques mecàniques de les peces (resistència, duresa i tenacitat) es veuen directament afectades per les variacions en aquesta microestructura.
Els problemes de qualitat habituals dels productes metàl·lics impresos en 3D són la porositat i els defectes. Podrien començar a partir de contaminants en pols, inclusions de gas durant la fusió del làser, unió inadequada entre capes i altres elements. La força i la durabilitat de les peces es poden reduir considerablement per la presència de defectes i porus.
Efectes del tractament tèrmic i del posttractament: normalment requereixen tractament tèrmic i posttractament després de la impressió, els components metàl·lics impresos en 3D ajuden a maximitzar la microestructura, reduir l'estrès residual i millorar la qualitat de la superfície. Però durant el tractament tèrmic i el posttractament, els elements com el control de temperatura, la durada de la retenció i la velocitat de refredament poden influir en les propietats del material de les peces, comprometent així la repetibilitat del rendiment.
Tecnologies de processament i qualitat de la pols: el rendiment dels productes impresos depèn molt de la qualitat i les tecnologies de processament de la pols metàl·lica. Durant el procés d'impressió, la distribució de la mida de les partícules, la forma, la fluïdesa i la composició química de la pols poden influir en la densitat d'ompliment de la pols, l'eficiència d'absorció del làser i el comportament de fusió, de manera que influeixen en les propietats del material dels components.
2 Més que un enfocament per abordar la repetibilitat de les propietats del material en la impressió 3D de metall
Des dels punts de vista següents, es poden suggerir mètodes assenyats per resoldre la repetibilitat del rendiment del material en la impressió 3D de metall:
maximització de la tecnologia de processament i la qualitat de la pols: la resolució de la repetibilitat del rendiment comença per millorar la qualitat i la tecnologia de processament de les pols metàl·liques. Un control estricte de la distribució de la mida de les partícules, la forma i la composició química de la pols, així com les tecnologies avançades de processament de pols, incloses les vibracions ultrasòniques i la filtració del flux d'aire, ajudaran a millorar la densitat d'ompliment i l'eficiència d'absorció del làser de la pols, reduint així la formació de porus. i defectes, millorant així la repetibilitat del rendiment del material de les peces.
control exacte dels paràmetres de producció: les qualitats del material dels components estan fortament influenciades per la configuració d'impressió utilitzada en la impressió 3D de metall: potència làser, velocitat d'escaneig, gruix de capa i mida de punt. Mitjançant la gestió exacta d'aquests paràmetres, es pot maximitzar la microestructura dels components, es pot minimitzar la formació de fases no equilibrades i es poden augmentar les característiques mecàniques del material i la resistència a la corrosió. Simultàniament amb això, la planificació raonable del camí d'impressió pot ajudar a reduir l'aparició de defectes i augmentar la repetibilitat del rendiment de les peces.
Millorar els procediments de posttractament i les tècniques de tractament tèrmic: el rendiment de les peces metàl·liques impreses en 3D està molt influenciat pels procediments de posttractament i el tractament tèrmic. Es pot reduir l'estrès residual, es pot optimitzar la microestructura i augmentar la resistència i la duresa dels components mitjançant l'optimització òptima del procés de tractament tèrmic, és a dir, escollint la temperatura d'escalfament, la durada de retenció i la velocitat de refredament adequades. Els mètodes de post-processament avançats simultàniament, com ara el recobriment de superfícies, el polit i el sorra, poden augmentar la qualitat de la superfície de les peces, augmentar la resistència al desgast i la resistència a la corrosió.
Millorar el control de qualitat i el seguiment del procés: l'enfortiment del control del procés i la inspecció de qualitat és una manera clau d'augmentar la repetibilitat de les propietats del material en la impressió 3D del metall. El seguiment en temps real de la temperatura, la pressió i la composició del gas durant el procés d'impressió ajuda a trobar i solucionar possibles problemes de qualitat ràpidament. Els mètodes de detecció avançats, com ara la difracció de raigs X, la microscòpia electrònica d'escaneig i l'anàlisi de l'espectre d'energia, també es poden utilitzar simultàniament per examinar amb precisió la microestructura i la composició química de les peces, garantint així que el seu rendiment compleixi els criteris de disseny.
Investigació del rendiment del material i recopilació de dades: dur a terme investigacions del rendiment del material i la recollida de dades és la clau per resoldre la repetibilitat de les característiques del material en la impressió 3D de metall, ja que en aquest procés hi intervenen factors complicats de molts aspectes. Es poden desenvolupar models de predicció més precisos i fiables mitjançant una investigació en profunditat sobre els efectes de diversos materials, paràmetres d'impressió i tècniques de tractament tèrmic sobre el rendiment de les peces, oferint així una base científica per optimitzar els processos d'impressió i millorar la repetibilitat del rendiment. Simultàniament, la recollida de moltes dades experimentals pot beneficiar molt més el desenvolupament de materials i l'optimització del procés.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminum-alloy-3d-printed-racing-parts.html