En av precisionsutmaningarna med metall 3D-utskriftsteknik
En av metall 3D-utskriftsteknikens främsta fördelar är dess stora precision. Dess noggrannhet kan teoretiskt vara 0.01 millimeter eller ännu bättre. Vid praktisk användning är dock den allmänna dimensionsnoggrannheten inom ± 0.1mm/100 mm, med en gräns på ± 0.05 mm; precisionen hos vanlig utrustning kontrolleras ofta inom 0,05 millimeter. Även om denna noggrannhetsgrad redan är riktigt hög, behövs det i vissa speciella tillämpningssituationer fortfarande mer noggrannhet för att uppfylla designkriterierna.
Laserstabilitet, skanningshastighet, pulverskikttjocklek, etc. påverkar bland annat precisionen hos metall 3D-utskriftsutrustning. Samspelet mellan dessa element gör det utmanande att höja den allmänna utrustningens noggrannhet ännu mer.
Effekten av mekaniska egenskaper: De termiska och fysikaliska egenskaperna hos olika metallmaterial skiljer sig mycket åt; dessa faktorer inkluderar smältpunkt och termisk expansionskoefficient, vilket kan påverka noggrannheten under hela tryckprocessen. Till exempel är vissa material utsatta för termisk stress under smältningsprocessen, vilket orsakar komponentdeformation eller brott.
Flera processparametrar, inklusive laserkraft, skanningshastighet, skikttjocklek, pulverpartikelstorlek, etc. - används i 3D-utskrift av metall. Precisionskontroll beror på optimeringen av dessa egenskaper; ändå är det i praktiken ibland utmanande att identifiera den ideala mixen, så variationer i precision följer.
Precision är inte bara viktigt för kvaliteten på 3D-utskrivna metallkomponenter, utan också flera andra faktorer, inklusive ytkvalitet, inre brister, mekaniska egenskaper. Dessa regioners kvalitetskontroll ger också andra svårigheter.
Ytkvalitetskontroll: Variationer i pulverskikttjocklek, laserskanningsbana och efterbehandlingstekniker påverkar alla ytkvaliteten på 3D-utskrivna metalldelar. Direkta effekter på komponentens utseende och prestanda är ytjämnhet, vågighet och andra indikatorer.
3D-utskrivna metallkomponenter kan innehålla inre defekter inklusive sprickor, inneslutningar och porer som allvarligt äventyrar komponenternas mekaniska egenskaper och livslängd. Konventionella oförstörande testtekniker inklusive röntgentestning, ultraljudstestning etc. har svårt och låg noggrannhet när det gäller att identifiera de invecklade geometriska formerna och inre strukturerna hos 3D-utskrivna metallkomponenter. Micro CT-detektion är dyrt och har vissa begränsningar för komponentstorlek och material även om den har stor upplösning och detektionskapacitet.
Mekanisk prestandakontroll avser Olika element påverkar de mekaniska egenskaperna hos metall 3D-utskrivna komponenter: utskriftsorientering, värmebehandlingsteknik och materialsammansättning. Olika riktningar av mekaniska egenskaper kan orsaka komponentfel under drift. Dessutom är valet och optimeringen av värmebehandlingstekniker mycket viktiga för mekaniska egenskaper; men i praktiska operationer är detta ibland utmanande att exakt reglera.
Lösningar för precisions- och kvalitetskontrollproblem av metall 3D-utskriftsteknik kan hittas i följande sfärer:
Utrustningsoptimering och uppdatering: Utrustningens allmänna noggrannhet kan höjas med hjälp av bättre stabilitet hos lasern, snabbare skanningshastighet, optimal pulverskikttjocklek och andra faktorer. Samtidigt införande av moderna styrsystem och sensorer syftar till att ge realtidsövervakning och återkopplingskontroll av utskriftsprocessen.
Forskning om material och val: Skapa nya metallmaterial för att tillfredsställa olika applikationssituationer genom att ha enastående termofysiska egenskaper och tryckegenskaper. Parallellt med detta bör grundliga undersökningar av aktuella material utföras för att förstå deras beteende genom hela tryckprocessen, och därför erbjuda teoretiska ramar för processparameteroptimering.
Standardisering och optimering av processparametrar: Med hjälp av omfattande experimentell studie och dataanalys, identifiera den idealiska blandningen av processfaktorer och ta fram standardiserade utskriftsprocessspecifikationer. Detta hjälper till att minimera variationer i noggrannhet och kvalitet och på så sätt förbättra komponenternas konsistens och tillförlitlighet.
Icke-förstörande testteknik: innovation och förbättring Skapa innovativa oförstörande teststrategier och tillvägagångssätt för de intrikata geometriska formerna och inre strukturella integriteten hos 3D-utskrivna metallobjekt. Utveckla ultraljudstestutrustning och verktyg som passar för 3D-utskrivna metallkomponenter; använd kraftfulla bildbehandlingsalgoritmer och artificiell intelligensteknik för att öka noggrannheten och effektiviteten för Micro CT-detektion.
Mekanisk egenskapsförutsägelse och kontroll: Att etablera en mekanisk prestandaprediktionsmodell för 3D-utskrivna metallkomponenter möjliggör kontroll av utskriftsriktning, värmebehandlingsprocess, annan parameteroptimering och kontroll. Parallellt med denna introduktion av sofistikerade tekniker och utrustning för mekanisk prestandatestning sker en grundlig utvärdering och analys av komponenters mekaniska prestanda.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-robotic-gripper.html