Hur undviker man bearbetningsdeformation av 3D-tryckta metalldelar?

一, Designfas: Topologioptimering med spänningssimulering
1. Simulera fördelningen av stress och återuppbygga strukturen
Ett företag som tillverkar turbinblad för flygindustrin använde Simufact Additive programvara för att köra en termisk mekanisk kopplingssimulering. De observerade att typiska konstruktioner visar spänningskoncentration i bladrotens övergångszon. Genom att ändra den räta vinkelövergången till en rundad hörnövergång med en radie på 5 mm och fylla området som inte utsätts för spänning med en gitterstruktur sänkte spänningstoppen från 420 MPa till 280 MPa och tryckdeformationen med 62 %. Det här scenariot visar att topologioptimering baserad på simulering kan hitta höga-stresspunkter i förväg och göra stressfördelningen jämn genom att ändra strukturen.
2. Smart design av strukturer som upprätthåller
Empiriska formler används i traditionell stöddesign, som lätt kan få värme att byggas upp i ett område. Manga Technologys VoxelDance Engineering-mjukvara använder scanningsdeformationskompensationsteknik för att automatiskt skapa stödstrukturer som passar delarnas form. Denna metod förbättrar densiteten av stödfördelningen vid utskrift av konstgjorda ledhandtag i ett medicintekniskt företag. Den skär djupet av ytskador orsakade av att stödet avlägsnas efter sintring från 0,3 mm till 0,05 mm och skär ner mängden stödmaterial som behövs med 30 %.
3. Bygg en modell för pre-deformationskompensation
För hydrauliska ventilkroppar för flyg som måste vara noggranna inom ± 0,02 mm, använder Platinum Technology Company en sluten -loopprocess som kallas "utskriftsskanningskompensation". I denna process trycks originalmodellen med 316L rostfritt stål, och ATOS Triple Scan 3D-skannern får de faktiska deformationsdata. Dessa data används sedan för att göra en omvänd pre-deformationsmodell i Magics programvara. Efter två omgångar av korrigering gick delarnas väsentliga dimensionella tolerans från ± 0,15 mm till ± 0,03 mm, vilket är vad flygstandarder behöver.
2, Processfas: Samverkanskontroll av flera parametrar
1. Ändra inställningarna för lasern i farten
Huashu High Tech FS200M-utrustningen ändrade dynamiskt lasereffekten och skanningshastigheten medan den skrev ut förbränningskammaren i en viss motor genom att hålla ett öga på temperaturfältet i den smälta poolen i realtid. I 3 mm väggtjockleksområdet användes parametern 800W/1200mm/s och i 0,8mm väggtjockleksområdet användes parametern 600W/800mm/s. Denna justering av partitionsparameter minskar värmetillförseln i tunna-väggar med 40 % och restspänningen med 55 %. Det löser också sintringsdeformationsproblemet i 0,5 mm fribärande struktur.
2. Förbättra proceduren för att lägga ner pulver
EOS M 400-4-utrustningen använder adaptiv pulverspridningsteknik för att hantera effekten av pulverskikttjocklek på deformation. Den håller skikttjockleken vid 40 μm i stödområdet och ändrar den dynamiskt till 25 μm i den fria-formytan. Testdata visar att detta tillvägagångssätt minskar mellanskiktets felinriktning av tunnväggiga delar från 0,12 mm till 0,03 mm och höjer ytjämnheten Ra-värdet från 12,5 μm till 6,3 μm.
3. Kontroll av atmosfären via inert gas
Platinum BLT-S800-enheten håller luft- och luftfuktighetsnivåerna mycket låga (mindre än 10 % RH och 50 ppm) medan den skriver ut ortopediska implantat av titanlegering. Detta görs med ett sluten-kontrollsystem. Experiment som jämför olika miljöer har visat att denna kan sänka pulveroxidationshastigheten från 0,8 % till 0,15 %. Detta löser problemet med oxidfilmer som gör det svårt för lager att ansluta och gör delar 18 % starkare.
3, Efter-bearbetningsstadiet är defekter åtgärdade och prestandan förbättras.
1. Varmisostatisk pressning (HIP) förtätningsbehandling
Ett särskilt flygmotorföretag använde QIH-15L varm isostatisk pressutrustning för att arbeta med Inconel 718 högtemperaturlegeringsdelar. Att hålla delarna vid 1200 grader /150 MPa i 4 timmar gjorde dem tätare (från 99,2 % till 99,98 %) och mindre porösa (från 0,3 % till 0,002 %). De bearbetade delarnas utmattningslivslängd är tre gånger längre, och de mikrosprickor som bildades under sintringsprocessen är helt borta.
2. Process för gradientvärmebehandling
För 316L hydrauliska ventilhus i rostfritt stål, gör en tre-stegs värmebehandlingsprocess: avspänningsglödgning vid 550 grader i 2 timmar, lösningsbehandling vid 1050 grader i 1 timme och åldringsbehandling vid 480 grader i 4 timmar. Denna procedur gör delarna hårdare, från 180HV till 280HV, och sänker restspänningen från 320MPa till 80MPa. Detta löser problemet med dimensionell rebound efter bearbetning.
3. Teknik för att ta bort intelligent stöd
På DMG MORI LASERTEC 65 3D-utrustningen används ett femaxligt bearbetningscenter för länkage för att avlägsna stöd: skärkraften övervakas i realtid genom kraftkontrollsystemet och matningshastigheten justeras automatiskt. Tester har visat att den här tekniken gör det 40 % lättare att ta bort stöd, och den håller djupet av ytskador inom 0,02 mm, vilket är vad flygdelar behöver för att förbli intakta.