Mengapakah struktur sokongan percetakan 3D logam mesti dialihkan?

1. Tugas utama menyokong struktur dan bagaimana ia telah berubah dari semasa ke semasa
Halangan fizikal untuk mengawal termodinamik
Semasa proses pencetakan 3D logam, pancaran laser atau elektron mencipta suhu yang sangat tinggi (melebihi 2000 darjah ) di tempat kecil, yang menjadikan bahan berubah daripada cecair kepada pepejal dengan cepat. Struktur sokongan mempunyai dua tujuan dalam proses ini. Pertama, sebagai medium pengaliran terma, ia dengan cepat mengalihkan haba dari kawasan terampai ke substrat, yang mengekalkan tegasan sisa daripada terkumpul akibat terlalu panas setempat. Kedua, dengan mengehadkan aliran logam, ia mengekalkan kolam lebur daripada runtuh akibat graviti. Sebagai contoh, semasa mencetak pendesak aloi titanium, struktur sokongan boleh mengurangkan tegasan haba sebanyak 60% apabila sudut ampaian kurang daripada 45 darjah . Ini mengurangkan kadar ubah bentuk ledingan bahagian daripada 32% kepada kurang daripada 5%.
Hasil yang tidak dapat dielakkan daripada lelaran proses
Mesin pencetak 3D logam awal memerlukan banyak struktur sokongan kerana ia tidak dapat mengurus ketumpatan tenaga dengan baik. Peranti SLM moden boleh menyediakan "sokongan penyesuaian" dengan mengubah suai ketumpatan kuasa laser secara dinamik berkat pembangunan teknologi pemodelan gandingan berbilang{2}}fizik. Peranti LiM-X260A Leiming Laser, misalnya, telah berjaya mencetak struktur yang digantung tanpa sebarang sokongan pada sudut kecil 5 darjah -35 darjah dengan menggunakan algoritma pengimbasan yang dioptimumkan. Ini mengurangkan jumlah bahan sokongan yang diperlukan sebanyak 78%. Tetapi teknologi ini masih hanya berguna untuk jenis bahan dan bentuk tertentu.
2. Kepincangan maut masih wujud dalam struktur sokongan
Pembunuh ghaib sifat material
Antara muka bahan struktur sokongan dan badan percetakan adalah sangat berbeza antara satu sama lain dari segi cara ia disusun. Apabila mencetak dengan keluli tahan karat 316L, kristal kolumnar kasar boleh terbentuk di persimpangan antara sokongan grid dan pepejal. Ini menjadikan kawasan itu 15% hingga 20% lebih lembut dan 40% kurang tahan lama. Kesan "katod besar anod kecil" sisa sokongan boleh menghasilkan kakisan elektrokimia, yang sangat buruk untuk bahagian penting seperti cakera turbin dalam enjin pesawat kerana ia mempercepatkan kadar kakisan sebanyak 3 hingga 5 kali.
Kesan merosakkan pada ketepatan bentuk
Titik sentuhan antara struktur sokongan dan permukaan komponen akan mencipta lapisan peralihan yang tebalnya 0.1 hingga 0.3 mm. Lapisan ini berkemungkinan mempunyai kecacatan permukaan apabila ia dikeluarkan secara mekanikal. Sebagai contoh, muncung bahan api dari GE Aviation mempunyai saluran aliran dalaman yang hanya berdiameter 2mm. Sekiranya terdapat baki sokongan, bahagian saluran aliran boleh bengkok lebih daripada 8%, yang secara langsung menjejaskan kesan pengabusan bahan api. Walaupun dengan-teknik canggih seperti pelarutan elektrokimia, kakisan setempat pada paras 0.05mm masih boleh berlaku jika ketumpatan arus tidak tersebar secara sekata.
Titik lemah kawalan kos
Kos bahan yang digunakan untuk membuat struktur sokongan menjadikan kira-kira 12% hingga 18% daripada jumlah kos percetakan 3D logam. Kos aloi suhu tinggi-berasaskan nikel-adalah lebih daripada $2000 sekilogram, dan membuang bahan tambahan terlalu sukar. Kos buruh bagi fasa-pemprosesan pos adalah lebih membimbangkan kerana ia mungkin setinggi 25% hingga 30%. Dalam barisan pengeluaran automatik BMW IDAM, orang ramai masih perlu membantu proses penyingkiran, yang telah menjadi halangan utama yang menghalang proses lengkap daripada menjadi automatik.
3. Terobosan dan masalah dengan teknologi yang membantu dengan penyingkiran
Revolusi dalam Penyingkiran Mekanikal Ketepatan
Terdapat dua masalah utama dengan proses mekanikal tradisional seperti pemotongan dawai dan pengilangan: pertama, ia sukar dicapai kerana struktur rongga dalaman yang kompleks, dan kedua, ia sukar dikawal pada tahap mikrometer. Sistem robot NetShape daripada Rivelin Robotics boleh mengawal daya sentuhan hingga dalam 0.1N menggunakan algoritma kawalan maklum balas daya. Apabila digunakan dengan sistem kedudukan visual 3D, ia secara automatik boleh mencari dan mengeluarkan sisa sokongan, yang menjadikan permukaan lebih licin (dari Ra6.3 μ m hingga Ra1.6 μ m) dan mempercepatkan pemprosesan sebanyak 10 kali ganda.
Kejayaan terpilih dalam etsa kimia
Teknologi penyingkiran disokong elektrokimia yang dibangunkan oleh Arizona State University mencapai pelarutan terpilih melalui penciptaan medan potensi pembezaan. Dalam sistem keluli tahan karat/keluli karbon 304, gabungan larutan asid nitrik 41wt% dan oksigen boleh mengeluarkan sepenuhnya sokongan keluli karbon tebal 7mm dalam masa 6 jam. Ia juga mengekalkan kadar kakisan substrat keluli tahan karat di bawah 0.002mm/j. Teknologi ini telah digunakan untuk membuat implan perubatan, memotong masa yang diperlukan untuk mengeluarkan sokongan daripada 48 jam kepada 8 jam.
Menggunakan algoritma pintar untuk membuat ramalan tentang cara menambah baik sesuatu
Permulaan Belgium Materialize membuat perisian yang dipanggil Magics yang boleh menggunakan model pembelajaran mesin untuk membina struktur sokongan terbaik secara automatik. Sistem ini belajar daripada 100,000 set data proses dan boleh meramalkan cara tekanan haba akan merebak merentasi pelbagai bentuk. Ia juga boleh menukar kepadatan sokongan dan kawasan sentuhan dengan sendirinya. Apabila mencetak bahagian tertentu struktur kapal terbang, kaedah sokongan yang dioptimumkan mengurangkan penggunaan bahan sebanyak 42% dan-masa pemprosesan pasca sebanyak 65%.