Kuinka pitää 100 monimutkaista 3D-tulostettua metallikomponenttia samankokoisena

Ensimmäiset viisi osaa putoavat suoraan paikoilleen. Kolmanneskymmenes mennessä istuvuus tuntuu tiukemmalta. Kahdeksankymmenenteen mennessä jotkut eivät yksinkertaisesti kokoonnu. Kun tilaat 100 kompleksiaMetalliset 3D-painetut komponentit, todellinen ongelma on harvoin yksi suora hylkääminen-se on, että jokainen osa on hieman erilainen kuin edellinen. Tämä hidas ajautuminen voi pysäyttää kokoonpanolinjan, pakottaa valikoivan sovituksen tai tuhota tuotantoaikataulun.

Tässä artikkelissa kerrotaan, miksi saman rakenteen osat vaihtelevat edelleen, miltä realistinen yhtenäisyys näyttää käytännössä, ja konkreettisia vaiheita, jotka pitävät mitat vakaana kappaleesta sataan. Seuraa tuotantoesimerkki ja toimittajan tarkistuslista.

Jopa samassa koneessa, jossa on sama tiedosto, pieniä eroja ilmenee. Neljä tekijää selittää suurimman osan vaihtelusta.

Lämpö ja kutistuminen
Laser luo jyrkkiä lämpötilagradientteja. Jäännösjännitys kasvaa kerrosten jäähtyessä eri nopeuksilla. Myöhemmin, kun osa lämpökäsitellään- tai leikataan levystä, jännitys rentoutuu ja osa voi liikkua. Teollisuusmittaukset osoittavat yleensä jäännösjännityksen ja siitä johtuvan vääristymän yhtenä suurimmista mittavirheiden lähteistä jauhe-petifuusiossa-. Usein vaikutus on useita millimetrin kymmenesosia, jos sitä ei valvota.

Kohta, jossa osa on rakennuslevyssä
Jäähdytysnopeudet, kaasuvirtaus ja tukiolosuhteet muuttuvat levyn keskeltä reunoille. Yhdessä kulmassa painettu identtinen osa voi viimeistellä muutaman kymmenesosan millimetrin eri tavalla kuin sama osa, joka on painettu saman rakenteen keskelle.

Jauheen laatu muuttuu
Tuore jauhe ja uudelleen käytetty jauhe eivät ole identtisiä. Hiukkaskokojakautuma, happitaso ja juoksevuus muuttuvat kierrätyksen myötä. Jos jauheerää ei hallita tiukasti, sulateallas ja lopullinen tiheys voivat vaihdella tarpeeksi vaikuttaakseen valmiiseen kokoon.

Koneen kunto
Laserteho, tarkennus ja uudelleenpinnoitteen suorituskyky vaihtelevat ajan myötä. Ilman säännöllisiä tarkastuksia sama digitaalinen tiedosto voi tuottaa hieman erilaisia ​​tuloksia peräkkäisissä koonnuksissa.

Nämä tehosteet pysyvät piilossa yhdessä prototyypissä. 100 osassa niistä tulee näkyviä ja kalliita.

Ostajat pyytävät joskus ±0,05 mm jokaisesta ominaisuudesta. Se on saavutettavissa muutamilla kriittisillä pinnoilla toissijaisen koneistuksen jälkeen, mutta se on harvoin realistista rakennetuille pinnoille monimutkaisen osan poikki.

Hyvin hoidetussa{0}}teollisuuden SLM:ssä tyypilliset tulokset näyttävät tältä:

Yleiset mitat: ±0,1–±0,2 mm (tai noin ±0,1–0,2 % nimelliskoosta)

Kriittiset rajapinnat kevyen koneistuksen jälkeen: ±0,05 mm tai parempi

Suuremmat tai suuret{0}}jännitykset, joissa on löysä prosessinhallinta: vaihtelu voi olla ±0,3 mm

Käytännön lähestymistapa on merkitä mitat, jotka todella vaikuttavat kokoonpanoon tai toimintaan, ja hyväksyä toiminnalliset toleranssit muissa kohdissa. Jokaisen pinnan liiallinen-määrittely lisää kustannuksia ja nostaa toimitusaikaa parantamatta lopputuotetta. Selkeä sopimus kriittisistä ominaisuuksista on luotettavuuden perustametallista 3D-tulostustamittatarkkuus.

Suunnittele osa prosessia varten
Suuntaa kriittiset pinnat tukikosketuksen ja jäännösjännityksen vähentämiseksi. Rakennuslevyn suuntaiset suuret tasaiset alueet liikkuvat usein enemmän jäähtymisen aikana; kallistamalla tai säätämällä niitä aikaisin säästää myöhemmin vaivaa.

Lukitse materiaali ja jauheerä
Määritä tarkka seos ja säilytä sama jauheerä-tai tiukat kierrätysrajoitukset-koko tilaukselle. Jauhetyön vaihtaminen-keskivaiheessa on yksi nopeimmista tavoista saada aikaan koon vaihtelu.

Pysäytä tulostusparametrit
Kun testiversio vahvistaa asetukset, jätä laserin teho, skannausnopeus, kerrospaksuus ja luukkustrategia ennalleen. Pienetkin "parannukset" tuotannon aikana voivat siirtää koko erän.

Pidä asettelu ja suunta johdonmukaisena
Tulosta jokainen osa samaan suuntaan ja mahdollisuuksien mukaan samanlaisiin paikkoihin levylle. Satunnainen sijoittelu lisää tarpeetonta vaihtelua.

Kompensoi kutistuminen lyhyellä testisarjalla
Suorita muutama kalibrointikappale, mittaa ne ja käytä skaalaustekijää tai siirtymää koontitiedostoon ennen täyden määrän käynnistämistä. Pelkästään tämä vaihe poistaa usein suurimman systemaattisen virheen.

Lievittää stressiä-, kun osat ovat vielä lautasella
Lämpökäsittely ennen osien leikkaamista antaa jäännösjännityksen rentoutua, kun geometria on edelleen rajoitettu. Leikkaus ensin ja lämpökäsittely-ja myöhemmin ovat usein syy myöhäiseen vääristymiseen.

Mittaa ja kirjaa
Käytä CMM- tai strukturoitua{0}}kevytskanneria ensimmäisissä artikkeleissa ja määritellyssä näytteenottosuunnitelmassa erän aikana. Säilytä tiedot. Jäljitettävät mittaukset ovat ainoa luotettava tapa osoittaa johdonmukaisuus ja havaita ajautuminen ajoissa.

Nämä säätimet muuttavat 100 kappaleen tilauksen uhkapelistä toistettavaksi prosessiksi.

Eurooppalainen laitevalmistaja tarvitsi 100 ruostumatonta -teräskoteloa, joissa oli sisäiset kanavat ja useita tarkkoja asennuspintoja. Edellisen toimittajan varhaiset näytteet koottiin siististi, mutta ensimmäisessä tuotantoerässä asennusreikien paikat poikkesivat jopa 0,25 mm ajon loppua kohti. Valikoiva sovitus tuli tarpeelliseksi ja aikataulu lipsahti.

Tilaus siirtyi kontrolloituun prosessiin. Tiimi lukitsi jauheerän, korjasi jokaisen parametrin lyhyen testisarjan jälkeen, piti saman suunnan jokaisessa rakenteessa, suoritti jännityksenpoistokäsittelyn, kun osat pysyivät levyllä, ja koneistivat vain kriittiset asennuspinnat. Ensimmäiset-artikkelit ja keskeneräiset CMM-raportit-jaettiin asiakkaalle.

100 osaa saapui kriittisillä mitoilla ±0,10 mm sisällä. Kokoaminen sujui ilman valikoivaa asennusta. Seuranta-saman määrän tilauksesta, suoritettu samalla prosessiikkunalla, tuotti vastaavat tulokset. Aikaisempi 0,25 mm:n ryömintä eliminoitui pääasiassa levylämpökäsittelyn, lukittujen parametrien ja johdonmukaisen suunnan ansiosta, ei yksittäisen koneen asetuksella.

Ennen kuin sitoudut 100 kappaleeseen, hanki selkeät vastaukset näihin kohtiin:

Toimitatko ensimmäisen-artikkelin tarkastusraportin, jossa on todelliset mitatut arvot?

Voidaanko sama jauheerä (tai dokumentoidut kierrätysrajat) säilyttää koko tilauksen ajan?

Kevennätkö{0}}osien rasitusta, kun ne ovat vielä kiinni rakennuslevyssä?

Jaetaanko{0}}prosessin aikana saatuja mittaustietoja, ei vain lopullista todistusta?

Voidaanko samat parametrit ja osan suuntaus säilyttää useissa koontiversioissa?

Millaisen mittakyvyn saavutat tyypillisesti samankokoisissa ja monimutkaisissa osissa?

Osaava metallin 3D-tulostustehdas tai metalli-3D-tulostusosien toimittaja vastaa suoraan näihin kysymyksiin ja tukee niitä tiedoilla. Epämääräiset vastaukset tai haluttomuus jakaa mittauksia ovat varoitusmerkkejä. Varmista jatkuvia tarpeita varten myös kyky toistaa sama prosessiikkuna kuukausia myöhemmin tukkumyynnissä mukautetuille metalliosille. Etsitään luotettavaaSLM 3D-tulostuksen valmistajajoka jo harjoittaa kurinalaista prosessinhallintaa, säästää enemmän aikaa kuin alhaisimman yksikköhinnan tavoitteleminen.

Monimutkaiset osat sisäisillä ominaisuuksilla ovat usein käytännöllisiä vain additiovalmistuksessa, kun määrä on 100. Yksinkertaiset prismaattiset muodot, jotka vaativat tiukkoja toleransseja monilla pinnoilla, voivat silti olla yhtenäisempiä ja taloudellisempia CNC:ssä. Kahden reitin erillinen vertailu pienille{2}}–-keskisille volyymeille tarkastelee tätä päätöstä yksityiskohtaisesti.

Jos 100 monimutkaisen metalliosan koon yhdenmukaisuus on kriittinen, lähetä CAD-tiedostot ja piirustus, joka korostaa tärkeät mitat. Lyhyt prosessikatsaus osoittaa, voidaanko geometria, materiaali ja toleranssit pitää luotettavasti-ja mitkä säätimet tarvitaan, jotta sadasosa vastaa ensimmäistä.