Com evitar la deformació del mecanitzat de peces metàl·liques impreses en 3D?

一, Fase de disseny: Optimització de la topologia mitjançant simulació de tensions
1. Simulació de la distribució de l'esforç i reconstrucció de l'estructura
Una empresa que fabrica pales de turbines per a la indústria aeroespacial va utilitzar el programari Simufact Additive per executar una simulació d'acoblament tèrmic mecànic. Van observar que els dissenys típics mostren una concentració d'estrès a la zona de transició de l'arrel de la fulla. Canviar la transició d'angle recte a una transició de cantonada arrodonida amb un radi de 5 mm i omplir l'àrea que no suporta tensió amb una estructura de gelosia va reduir el pic de tensió de 420MPa a 280MPa i la deformació d'impressió en un 62%. Aquest escenari mostra que l'optimització de la topologia basada en la simulació pot trobar-punts d'estrès alt amb antelació i fer que la distribució de la tensió fins i tot canviant l'estructura.
2. Disseny intel·ligent d'estructures que sostinguin
Les fórmules empíriques s'utilitzen en el disseny de suport tradicional, que pot provocar fàcilment l'acumulació de calor en una àrea. El programari VoxelDance Engineering de Manga Technology utilitza tecnologia de compensació de deformació d'escaneig per crear automàticament estructures de suport que s'adaptin a les formes de les peces. Aquest mètode millora la densitat de la distribució del suport mentre imprimeix mànecs d'articulació artificial en una empresa de dispositius mèdics. Redueix la profunditat del dany superficial causat per l'eliminació del suport després de la sinterització de 0,3 mm a 0,05 mm i redueix la quantitat de material de suport necessari en un 30%.
3. Creació d'un model per a la-compensació prèvia a la deformació
Per als cossos de vàlvules hidràuliques d'aviació que han de tenir una precisió de ± 0,02 mm, Platinum Technology Company utilitza un procés de bucle tancat-anomenat "compensació d'escaneig d'impressió". En aquest procés, el model original s'imprimeix amb acer inoxidable 316L i l'escàner ATOS Triple Scan 3D obté les dades de deformació reals. A continuació, aquestes dades s'utilitzen per fer un model de pre-deformació inversa al programari Magics. Després de dues rondes de correcció, la tolerància dimensional essencial de les peces va passar de ± 0,15 mm a ± 0,03 mm, que és el que necessiten els estàndards d'aviació.
2, Fase del procés: control col·laboratiu de múltiples paràmetres
1. Canviar la configuració del làser sobre la marxa
L'equip Huashu High Tech FS200M va canviar dinàmicament la potència del làser i la velocitat d'escaneig mentre imprimia la cambra de combustió d'un determinat motor vigilant el camp de temperatura de la piscina fosa en temps real. A l'àrea de gruix de paret de 3 mm, es va utilitzar el paràmetre de 800 W/1200 mm/s, i a l'àrea de gruix de paret de 0,8 mm, es va utilitzar el paràmetre de 600 W/800 mm/s. Aquest ajust dels paràmetres de la partició redueix l'entrada de calor a les seccions de paret-prima en un 40% i la tensió residual en un 55%. També soluciona el problema de deformació de sinterització a l'estructura en voladís de 0,5 mm.
2. Millora del procediment de col·locació de pols
L'equip EOS M 400-4 utilitza tecnologia adaptativa d'escampament de pols per fer front a l'efecte del gruix de la capa de pols sobre la deformació. Manté el gruix de la capa a 40 μm a la regió de suport i el canvia dinàmicament a 25 μm a la superfície de forma lliure-. Les dades de la prova demostren que aquest enfocament redueix la desalineació entre capes de peces de paret primes de 0,12 mm a 0,03 mm i augmenta el valor de la rugositat de la superfície de 12,5 μm a 6,3 μm.
3. Control de l'atmosfera mitjançant gas inert
El dispositiu Platinum BLT-S800 manté els nivells d'aire i d'humitat molt baixos (menys d'un 10% d'HR i 50 ppm) mentre imprimeix implants ortopèdics d'aliatge de titani. Això es fa mitjançant un sistema de control de-bucle tancat. Els experiments que comparen diferents entorns han demostrat que aquest pot reduir la taxa d'oxidació de pols del 0,8% al 0,15%. Això resol el problema de les pel·lícules d'òxid que dificulten la connexió de les capes i fa que les peces siguin un 18% més fortes.
3,L'etapa de post-processament és quan es corregeixen els defectes i es millora el rendiment.
1. Tractament de densificació de premsat isostàtic en calent (HIP).
Una empresa particular de motors d'aviació va emprar equips de premsa isostàtica en calent QIH-15L per treballar amb peces d'aliatge d'alta temperatura Inconel 718. Mantenir les peces a 1200 graus/150MPa durant 4 hores les va fer més denses (del 99,2% al 99,98%) i menys poroses (del 0,3% al 0,002%). La vida de fatiga de les peces processades és tres vegades més llarga i els defectes de microcrack que es van formar durant el procés de sinterització han desaparegut completament.
2. Procés de tractament tèrmic en gradient
Per als cossos de vàlvules hidràuliques d'acer inoxidable 316L, feu un procés de tractament tèrmic de tres-passos: recuit d'alleujament de tensió a 550 graus durant 2 hores, tractament amb solució a 1050 graus durant 1 hora i tractament d'envelliment a 480 graus durant 4 hores. Aquest procediment fa que les peces siguin més dures, passant de 180HV a 280HV, i redueix la tensió residual, passant de 320MPa a 80MPa. Això soluciona el problema del rebot dimensional després del mecanitzat.
3. Tecnologia per eliminar el suport intel·ligent
A l'equip DMG MORI LASERTEC 65 3D, s'utilitza un centre de mecanitzat d'enllaç de cinc eixos per a la retirada del suport: la força de tall es controla en temps real mitjançant el sistema de control de força i la velocitat d'alimentació s'ajusta automàticament. Les proves han demostrat que aquesta tecnologia fa que sigui un 40% més fàcil eliminar el suport i manté la profunditat del dany a la superfície a 0,02 mm, que és el que necessiten les peces d'aviació per mantenir-se intactes.