Acabeu un component d'admissió lleuger o una carcassa del motor de-paret fina, l'envieu per a la impressió 3D de metall i la peça torna amb una paret crítica deformada entre 0,2 i 0,3 mm. Ja no s'asseu pla ni s'alinea amb les parts d'acoblament. Això passa habitualment amb les peces d'additius metàl·lics de-paret fina, especialment quan la tensió residual no es gestiona des del principi.
La distorsió no és misteriosa. Prové d'un comportament tèrmic previsible, i els controls també són previsibles. A continuació es mostra una visió pràctica de per què es produeix i què funciona realment per mantenir els components del motor de-paret fina dins de la tolerància utilitzable.
Per què-les peces metàl·liques de paret prima es deformen
En DMLS o SLM, un làser fon un petit volum de pols a alta temperatura, després el material es refreda molt ràpidament. La pols circumdant i el metall solidificat es mantenen molt més frescos. Aquesta forta diferència de temperatura crea estrès residual.
Les parets primes pateixen més perquè tenen poca rigidesa i camins limitats perquè la calor s'escapi. Tres problemes apareixen repetidament:
Tensió residual bloquejada per cicles de refredament-de fusió repetits
Suports massa febles o mal col·locats, de manera que la peça es pot deformar mentre es refreda
La calor s'acumula en seccions primes que no poden vessar l'energia tèrmica amb prou rapidesa
Quan aquests factors es combinen, una paret que semblava perfecta al model CAD es pot moure prou fàcilment com per posar les cares de muntatge o les superfícies de segellat fora de tolerància.
Formes pràctiques per mantenir la distorsió sota control
Obteniu el disseny de la paret correcte primer
El gruix uniforme es comporta millor que els salts sobtats de gruixut a prim. Afegir costelles lleugeres o filets a zones no-crítiques sovint augmenta la rigidesa durant la construcció sense arruïnar l'objectiu de pes. Les grans extensions planes no admeses són zones de problemes freqüents-les trenquen o els donen suport correctament. Aquests són els conceptes bàsics de les directrius de disseny d'impressió 3D metàl·liques de paret fina.
Orienta la part tenint en compte l'estrès
Les orientacions verticals o angulades per a parets primes crítiques solen reduir l'àrea que es fon en qualsevol moment i canvien on es concentra l'estrès residual. L'orientació també decideix quines superfícies portaran marques de suport, de manera que les cares funcionals necessiten una atenció primerenca.
Utilitzeu suports com a ancoratges i camins de calor
Els suports no només estan allà per evitar que la peça caigui. A les zones d'-estrès elevat, necessiten una secció-transversal suficient per resistir les forces de tracció i per conduir la calor. Els suports uniformement prims sovint fallen exactament als llocs que més importen.
Controlar els paràmetres i utilitzar el preescalfament quan estigui disponible
Conjunts de paràmetres estables i validats per a l'aliatge específic i la matèria de la màquina més que un retoc constant. El preescalfament del substrat redueix la bretxa de temperatura entre la piscina fosa i la resta de la peça, la qual cosa redueix directament l'estrès residual.
-Alleuja l'estrès mentre la peça encara està al plat
Aquest únic pas evita una gran part de la-deformació tardana. El tractament tèrmic relaxa l'estrès mentre la placa de construcció encara manté la geometria. Alliberar la peça primer i després fer-ho amb calor-és un dels motius habituals pel qual la distorsió apareix després que la peça es veu bé a la màquina.
Els aliatges de titani ofereixen reptes addicionals-i lliçons útils
Els aliatges de titani com el Ti-6Al-4V condueixen malament la calor en comparació amb molts acers o aliatges d'alumini. La calor es manté localitzada més temps, de manera que l'estrès residual pot augmentar. Els mateixos mètodes de control-disseny pensat, orientació, suports robusts, disciplina de paràmetres i alleujament de l'estrès-limitat a la placa s'apliquen directament als implants mèdics impresos en 3D d'aliatges de titani. Aquestes parts també presenten parets primes, gelosies complexes i espai zero per a la deriva dimensional. L'experiència adquirida en components de motor de paret prima es transfereix bé al treball d'implants mèdics, i viceversa.
Per què l'acabat CNC encara és important
La impressió 3D de metall us ofereix una forma gairebé-net. Normalment no ofereix toleràncies finals a les cares de segellat, superfícies de suport o punts de muntatge precisos. Aquestes característiques gairebé sempre necessiten mecanitzat CNC. El mateix enfocament híbrid és estàndard per als productes mèdics mecanitzats per CNC de precisió: la fabricació additiva crea la geometria complexa i el CNC incorpora les superfícies crítiques a les especificacions. Dissenyar el blanc imprès amb material de mecanitzat adequat a les cares clau fa que la combinació sigui eficient.
Exemple de cas: tornar a la tolerància un component de paret-deformat
En un component relacionat amb un motor d'aliatge de titani de-paret fina-, les primeres versions mostraven aproximadament 0,25 mm de deformació a la cara de muntatge després de retirar el suport. El gruix de la paret a la zona afectada era inferior a 1,5 mm i l'orientació original deixava un gran espai horitzontal.
L'enfocament revisat incloïa transicions de paret més uniformes, un enduriment local afegit, una millor orientació de construcció, suports més forts a la zona d'-tensió alta, alleujament de tensions mentre encara estava connectat a la placa de construcció i material de mecanitzat deliberat a la cara crítica. Després de l'acabat CNC, la cara de muntatge va arribar a la tolerància requerida i la peça es va muntar sense problemes. La millora prové de tractar el disseny, el procés, el tractament tèrmic i el mecanitzat com un sol sistema en lloc de passos separats.
Què cal comprovar en triar un soci d'impressió 3D de metall
No tots els fabricants d'impressió 3D de metall o les fàbriques d'impressió 3D de metall amb parets primes-funcionen igual de bé. Els senyals útils inclouen:
Experiència demostrada amb geometries de-parets primes i els aliatges que utilitzeu realment
Alleujament-de l'estrès-a casa o estretament relacionat, capacitat HIP quan sigui necessari i acabat CNC
Eines d'inspecció adequades i hàbit de comprovar si hi ha-efectes d'estrès residuals
Control de processos documentat en lloc d'endevinar un-paràmetre
Possibilitat de passar d'un prototip a un petit-lot o a l'engròs de peces metàl·liques personalitzades impreses en 3D sense baixa de qualitat-
Una botiga que discuteix el risc de distorsió i els ajustos del disseny acostuma a ser més fiable que una que simplement cotitza un preu per peça.
Preguntes freqüents
P: Per què les parts metàl·liques de-paret primes es deformen durant la impressió 3D?
R: L'escalfament i el refredament local ràpid creen estrès residual. Les seccions primes no tenen la rigidesa i la massa tèrmica per resistir aquesta tensió, de manera que es mouen.
P: Quin és un gruix de paret mínim realista?
R: Depèn de l'aliatge, l'orientació i l'estratègia de suport. Molts sistemes poden produir parets en el rang de 0,5 a 1,0 mm, però les peces funcionals sovint necessiten un gruix més gran o un reforç addicional per mantenir-se estables.
P: La impressió 3D de metall pot substituir el CNC per als components del motor?
R: Sobresurt en la geometria interna complexa i la reducció de pes. Les toleràncies finals i les superfícies crítiques encara requereixen CNC. La majoria de solucions de producció són híbrides.
P: Són útils els mateixos mètodes per als implants mèdics de titani?
A: Sí. Els implants mèdics impresos en 3D d'aliatges de titani s'enfronten a desafiaments d'estrès-de paret fines i residuals semblants. S'apliquen les mateixes disciplines de disseny i procés.
P: Com avaluo una fàbrica d'impressió 3D de metall per a aquest tipus de treball?
R: Pregunteu sobre l'experiència de-paret prim, la pràctica-d'alleujament de l'estrès, la capacitat del CNC, els mètodes d'inspecció i com gestionen els comentaris del disseny abans de la primera construcció.