Apakah kesukaran biasa dalam-memproses percetakan 3D logam?

1. Kawalan kekasaran permukaan: beralih daripada "kosong" kepada "produk siap"
Oleh kerana cetakan 3D logam membina sesuatu dalam lapisan, permukaannya mempunyai tekstur bertingkat dengan kekasaran (nilai Ra) yang biasanya antara 6 dan 12 μm. Ini jauh lebih kasar daripada pemesinan tradisional, yang mempunyai nilai kekasaran 0.8 hingga 1.6 μm. Sebagai contoh, kekasaran dinding dalaman saluran penyejuk untuk bilah enjin pesawat mesti disimpan di bawah 3 μ m, jika tidak, ia akan mengurangkan keberkesanan pemindahan haba dengan ketara.
Masalah dengan teknologi:
Struktur sokongan sisa: Struktur sokongan yang digunakan semasa mencetak untuk mengelakkan sesuatu daripada berubah bentuk boleh meninggalkan lubang atau benjolan pada permukaan selepas ia ditanggalkan.
Lekatan serbuk: Apabila zarah serbuk tidak cair sepenuhnya, ia melekat pada permukaan, yang dipanggil "spheroidization."
Jejak ikatan antara lapisan: Benjolan kecil boleh terbentuk di mana laluan pengimbasan laser bersilang.
Jawapan:
Penggilapan kimia: Menggunakan larutan berasid atau beralkali untuk melarutkan lapisan permukaan secara selektif boleh menjadikannya lebih licin daripada 1 μm, tetapi anda perlu berhati-hati tentang berapa lama anda meninggalkannya dalam larutan untuk mengelakkan terlalu banyak kakisan.
Rawatan letupan pasir: Permukaan matte seragam dicipta dengan memukul permukaan dengan-aliran pasir berkelajuan tinggi. Ini bagus untuk reka bentuk rongga dalaman yang rumit, tetapi ia juga boleh mencipta kerosakan permukaan baharu.
Penggilapan elektrolitik: Kaedah ini menggunakan prinsip elektrokimia untuk meratakan permukaan pada tahap mikroskopik. Ia boleh memberikan kesan cermin (Ra<0.1 μ m), but the equipment is expensive.
2. Memperbaiki kecacatan dalaman: kunci untuk menjadikan sesuatu lebih padat dan lebih baik.
Bahagian dalam bahagian bercetak 3D logam biasanya mempunyai keliangan 0.1% hingga 5%. Kepincangan kecil ini boleh menyebabkan rekahan terbentuk, yang sangat memendekkan hayat keletihan bahagian tersebut. Sebagai contoh, implan aloi titanium dengan keliangan lebih daripada 0.5% mungkin gagal untuk disepadukan dengan tulang.
Masalah dengan teknologi:
Pori: Jika keamatan laser terlalu rendah atau serbuk mempunyai terlalu banyak oksigen, kolam lebur boleh pecah.
Tidak cukup gabungan: ikatan lemah antara lapisan, yang membawa kepada lapisan mikro.
Retak: Retak panas atau sejuk yang berlaku apabila tekanan sisa terkumpul.
Jawapan:
Penekanan isostatik panas (HIP): Bahan diletakkan di bawah banyak tekanan (100–200 MPa) dan haba (900–1200 darjah ). Ini menjadikannya berubah bentuk, menutup liang dalaman, dan meningkatkan ketumpatannya melebihi 99.9%. Sebagai contoh, rawatan HIP telah menggandakan hayat keletihan penyuntik bahan api dalam enjin LEAP yang dibuat oleh GE Aviation.
Penyusupan setempat: Kaedah impregnasi vakum mengisi kawasan penting bahan komposit berasaskan logam-, menjadikannya baik untuk membaiki struktur dengan dinding nipis.
Pencairan semula laser: Melakukan imbasan kedua pada kawasan yang mempunyai kecacatan permukaan atau dalaman boleh membantu meningkatkan butiran, tetapi ia juga boleh menambah tegasan haba baharu.
3. Menguruskan Tekanan Sisa: Kejuruteraan Sistem untuk Mengawal Ubah Bentuk
Apabila logam dicetak 3D, tegasan haba daripada pemanasan dan penyejukan pantas boleh menghampiri 50% hingga 80% daripada kekuatan hasil bahan. Ini boleh menyebabkan bahagian herot, pecah atau berubah bentuk. Tekanan sisa boleh menyebabkan ubah bentuk beberapa milimeter dalam pembinaan bingkai besar, yang jauh melebihi apa yang boleh diterima.
Masalah dengan teknologi:
Taburan tegasan tidak sekata: Bentuk geometri kompleks menyebabkan perubahan besar dalam kecerunan suhu.
Kesan kekangan substrat: Tekanan terkumpul pada titik di mana komponen bertemu dengan substrat, yang boleh menyebabkan penembusan antara lapisan dengan mudah.
Cabaran pencetakan berbilang-bahan: Hakikat bahawa pelbagai bahan berkembang pada kadar yang berbeza menjadikan tekanan meningkat lebih cepat.
Jawapan:
Sebelum mencetak, panaskan substrat antara 200 dan 500 darjah Celsius untuk menurunkan perbezaan suhu. Sebagai contoh, mesin siri Precision dari Yunyao Shenwei mempunyai ciri pemanasan awal substrat 500 darjah yang mengurangkan kemungkinan retak pada bahagian bercetak yang diperbuat daripada aloi titanium.
Mengoptimumkan strategi pengimbasan: Gunakan "pengimbasan pulau" atau "pengimbasan papan catur" untuk menyebarkan input haba dan mengelakkannya daripada menjadi terlalu panas di satu tempat.
Penyepuhlindapan pelepasan tekanan: Selepas pencetakan dilakukan, rawatan penebat dilakukan pada 600–700 darjah untuk menghilangkan lebih daripada 80% tekanan yang masih ada.
4. Jaminan ketepatan dimensi: satu langkah ke hadapan daripada "acuan anggaran" kepada "acuan bersih"
Pencetakan 3D logam biasanya tepat hingga dalam ± 0.1mm, tetapi untuk kepingan yang perlu sangat tepat, seperti gear jam, pemesinan lanjut diperlukan. Tetapi sangat sukar untuk bekerja dengan struktur rongga dalaman yang rumit, struktur kekisi seperti itu dan pengilangan standard atau pemesinan nyahcas elektrik (EDM) boleh menjejaskan struktur dalaman.
Masalah dengan teknologi:
Ubah bentuk pengecutan: Apabila logam menjadi sejuk, ia mengecut dalam jumlah, yang menyebabkan dimensi berubah.
Gangguan daripada struktur sokongan: Sokongan sisa menjadikannya lebih sukar untuk mencari satah rujukan pemesinan.
Struktur berdinding nipis-tidak cukup kaku, oleh itu getaran pemprosesan boleh memecahkan alatan dengan mudah.
Jawapan:
Mereka bentuk pampasan: Tetapkan jumlah pengecutan dalam model CAD lebih awal daripada masa (biasanya antara 0.2% dan 0.5%) dan semak pembetulan dengan mencetaknya beberapa kali.
Lima-pemesinan pautan paksi: Peralatan LASERTEC 65 3D DMG MORI ialah contoh alatan mesin CNC berbilang-paksi yang boleh melakukan pencetakan dan pengilangan pada masa yang sama.
Pemesinan elektrokimia (ECM) ialah kaedah mengalihkan bahan tanpa memerlukan daya pemotongan mekanikal. Ia bagus untuk pemesinan ketepatan-struktur berdinding nipis.
5. Keserasian dengan beberapa bahan: masalah dengan bahan gred berfungsi
Pencetakan 3D logam perlahan-lahan bergerak ke arah komposit berbilang{1}}bahan untuk memenuhi keperluan untuk ringan, rintangan kakisan dan kekonduksian. Tetapi hakikat bahawa bahan yang berbeza mempunyai takat lebur yang berbeza-beza dan pekali pengembangan terma bermakna kekuatan ikatan di antara mereka tidak cukup kuat, yang boleh membawa kepada penembusan atau keretakan dengan cepat.
Masalah dengan teknologi:
Pencemaran silang-serbuk: Serbuk sisa dalam petak untuk mencetak dengan berbilang bahan menjejaskan ketulenan bahan.
Konflik parameter proses: bahan yang berbeza-beza perlu dipadankan dengan kuasa laser yang berbeza-beza, kelajuan pengimbasan dan tetapan lain.
Prestasi antara muka menjadi lebih teruk: fasa rapuh berlaku dengan cepat apabila bahan yang berbeza bertemu.
Jawapan:
Sistem bekalan serbuk modular: Sebagai contoh, peralatan siri PENYELIDIKAN daripada Yunyao Shenwei mempunyai tangki bekalan serbuk bebas yang membolehkan anda bertukar antara lapisan bahan yang berbeza.
Pramemproses antara muka: Gunakan pembersihan laser atau penyemburan plasma untuk menjadikan antara muka melekat lebih baik.
Pengoptimuman simulasi berangka: Gunakan perisian ANSYS atau COMSOL untuk memodelkan cara sifat haba dan mekanikal bahan berbeza berinteraksi semasa proses pencetakan. Ini akan membantu anda menetapkan parameter yang betul.
6. Mencari keseimbangan yang betul antara kos dan kecekapan: Masalah terbesar dengan-pengeluaran berskala besar
Pencetakan 3D logam berharga 30% hingga 70% daripada keseluruhan kos produk, dan masa pemprosesan adalah panjang (biasanya 2–5 kali masa cetakan), yang menjadikannya sukar untuk digunakan dalam pengeluaran besar-besaran. Sebagai contoh, prosedur tuangan tradisional untuk blok silinder enjin kereta berharga kira-kira 500 yuan sekeping. Kos pencetakan 3D dan pemprosesan-pos, sebaliknya, mungkin lebih daripada 3000 yuan.
Masalah dengan teknologi:
Kos peralatan tinggi: Pusat pemesinan paksi-tinggi-tinggi menelan belanja lebih daripada 5 juta yuan, manakala peralatan HIP boleh menelan kos sehingga 20 juta yuan.
Panjang rantai proses: Anda perlu melakukan beberapa langkah mengikut tertib, seperti memanaskan, memotong wayar, menanggalkan sokongan, menggilap dan menggilap semula.
Tahap automasi yang rendah: Kerja manual masih diperlukan untuk-memproses bahagian yang kompleks, yang menjadikannya kurang cekap.
Jawapan:
Penyepaduan pintar barisan pengeluaran: Gunakan troli AGV untuk menyambungkan pencetak 3D, relau rawatan haba dan pusat pemesinan supaya keseluruhan proses berjalan secara automatik. Contohnya, peralatan BLT-S800 Platinum Technology menawarkan-pengesanan dalam talian dan keupayaan pemprosesan penyesuaian terbina dalam.
Pengilangan aditif: Untuk mengurangkan bilangan peringkat yang datang selepas pencetakan, segerakkan pemesinan separa semasa proses pencetakan. Mesin INTEGREX i-400AM Mazak boleh bertukar antara pelapisan laser dan pengilangan.
Perancangan proses digital: Menggunakan perisian Siemens NX atau Magics untuk mencari laluan pemesinan terbaik dan mengurangkan masa terbiar.