Mitkä ovat yleisimmät tavat tukea metallista 3D-tulostusta?

一, Perinteinen mekaaninen tuki: löytää tasapaino vaurioiden ja tehokkuuden välillä
1. Työkalujen purkaminen käsin: helppoa mutta vaarallista
Alkeisiin geometrisiin elementteihin ihmiset käyttävät edelleen enimmäkseen manuaalisia instrumentteja, kuten pihtejä ja pinsettejä. Esimerkiksi tulostettaessa titaaniseoksesta valmistettua juoksupyörää käyttäjän on irrotettava hitaasti linjaa pitkin, jossa tuki ja osat kohtaavat. Tässä prosessissa on kuitenkin suuria ongelmia:
Stressin keskittyminen kosketuskohdassa: Työkalut voivat helposti aiheuttaa muodonmuutoksia tai jopa murtua ohuissa{0}}seinä- tai ulokerakenteissa, kun ne rasittavat niitä. Eräässä lentokoneen polttoaineen ruiskutussuuttimen tilanteessa käsin tuen poistaminen aiheutti mikrohalkeamia alueelle, jonka seinämäpaksuus oli 0,3 mm, ja lopullinen romun osuus oli 15 %.
Pintavauriot: Korkeissa lämpötiloissa sulamisen jälkeen metallijauhe kiinnittyy tukevasti alustaan. Pakkokuorinta jättää tyypillisesti naarmuja tai kuoppia. Kun poistat lääketieteellisten implanttien manuaalisen tuen, pinnan karheus (Ra-arvo) on yleensä yli 10 μm, mikä on paljon korkeampi kuin kliininen vaatimus 2 μm.
2. CNC-työstö: tasapaino tarkkuuden ja kustannusten välillä
CNC-jyrsintä on nyt paras tapa valmistaa erittäin{0}}tarkkoja osia. Saksalaisen EOS-yrityksen viisi-akselinen kytkentäkoneistuskeskus voi poistaa jäännöstuen 0,01 mm:n tasolle. Mutta tässä tekniikassa on kaksi suurta ongelmaa:
Materiaalihävikki: Työstöajan säästämiseksi osan suunnittelussa on käytettävä enemmän materiaaleja. Tämä tarkoittaa, että vain 20–30 % jauheesta käytetään.
Laitteiden kynnys: Huippuluokan{0}}CNC-työstökoneet maksavat yli miljoona dollaria, mikä on liikaa pienille ja keskisuurille{1}}yrityksille. Tämä vaikeuttaa tekniikan laajempaa käyttöä.
3. Puhdistus tärinällä ja ilmavirralla: viimeinen puolustuslinja monimutkaisille rakenteille
Paikoissa, joihin koneiden on vaikea päästä, kuten sisäisissä virtauskanavissa tai poikkirei'issä, jauhepuhdistus vaatii tärinän ja korkean{0}}paineilmavirran yhdistelmän. Zhejiang Tuobon TCB{5}}100-järjestelmä voi poistaa yli 95 % jauheen jäännöksestä käyttämällä 360 asteen kolmiulotteista kiertovärähtelyä ja 0,6 MPa paineilmaa. Mutta tämä strategia vaikeuttaa tukirakenteiden suunnittelua:
Aukon rajoitus: Jos virtauskanavan halkaisija on alle 2 mm, jauhe todennäköisesti pysyy yhdessä kapillaaritoiminnan vuoksi. Sen puhdistamiseen tarvitaan ultraäänijauhepuhdistus.
Ongelma energiankäytössä: Tärinäpöytä toimii 8 tuntia putkeen ja käyttää 15 kWh sähköä, mikä nostaa tuotantokustannuksia.
2, Tulostustekniikka, jota ei tueta: lähteen jälkikäsittelyn -ongelmien poistaminen
1. Prosessiparametrien optimointi: energiankulutuksen tarkka ohjaus
Velo3D on pystynyt tulostamaan pieniä kulmarakenteita, joiden kulmat ovat 5–35 astetta ilman tukea muuttamalla lasertehoa ja pistekokoa lennossa. Pääidea on:
Lämmöntuoton hallinta: Jotta sulateallas ei kuumene liian kuumaksi ja romahtaisi, laske ripustusalueen tehotiheys arvoon 80 W/mm ² (tavallinen prosessi on 120 W/mm ²).
Uusi tapa levittää jauhetta: Jauhekerroksen paksuutta voidaan säätää ± 5 μm:n sisällä ruiskuttamalla jauhetta etusuppilon läpi ja ottamalla se talteen takaimulaitteella. Näin tuen kysyntä vähenee.
2. Reaaliaikainen-palautejärjestelmä: suljetun-silmukan ohjauksen loppu
EOS:n Smart Fusion -teknologia käyttää optisia tomografiakameroita (OT) pitääkseen silmällä sulamisaltaan lämpötilaa ja tekoälyalgoritmeja muuttaakseen asetuksia lennossa. Tekniikka vähentää tukea 70 % ja jäännösjännitystä 40 % satelliittiantennitulostuksessa. Teknologinen läpimurto on:
Monikerroksinen lämpökentän tasapaino: Varmista, että jokainen kerros saa saman määrän lämpöä mallintamalla ennustetut lämpötilakentät. Tämä estää kerrosten taipumisen paikallisen ylikuumenemisen vuoksi.
Mukautuvien parametrien kirjasto: Saat ei-tuetun tulostuksen heti määrittämällä kullekin materiaalille erilliset prosessipaketit (kuten Inconel 718 tai Ti6Al4V).
3, sähkökemiallinen tuki: uusi läpimurto materiaalitutkimuksessa
1. Uhrautuvan anodin periaate: korroosion hallinta valitulla tavalla
Arizona State Universityn ehdottama sähkökemiallinen etsausmenetelmä erottaa tuen ja komponentit seuraavasti:
Potentiaalierolla ajaminen: Primaariakku valmistetaan typpihappoliuoksessa käyttämällä hiiliterästä (E-aste =-0.44V) tukina ja 304 ruostumatonta terästä (E-aste =-0.18V) osana. Hiiliteräs hapetetaan ensin.
Happi nopeutti reaktiota: Kun kuplahappea lisätään, korroosionopeus kasvaa 6-kertaiseksi ja 7 mm paksu hiiliteräskantoaine voi liueta kokonaan 6 tunnissa vahingoittamatta ruostumattoman teräksen pintaa.
2. Hirtisation-prosessi: iso askel eteenpäin automatisoidussa jauhepuhdistuksessa
RENA Technologiesin H3000-laitteet tarjoavat täysin automaattisen tuen kolmivaiheisella-sähkökemiallisella käsittelyllä.
Karkea kiillotusvaihe: Käyttämällä sähkökemiallisia pulsseja ja nestedynamiikkaa alkukarheus pienennetään Ra100 μm:stä Ra10 μm:iin ja 99 % jauhejäännöksestä poistetaan.
Hienokiillotusvaihe: Hiukkasten-avusteisen kemiallisen poiston tekniikka alentaa karheuden arvoon Ra2 μm, mikä on hyväksyttävää lentoliikenteessä.
Valinnainen ultra{0}}tarkkuuskiillotusvaihe: Se voi luoda peilivaikutelman Ra0,5 μm:llä korkealuokkaisiin-käyttötarkoituksiin, kuten optisiin komponentteihin.
Lääketeollisuudessa tämä menettely on toiminut erittäin hyvin. Esimerkiksi tavallinen mekaaninen kiillotus kestää 4 tuntia ja jättää naarmuja, kun taas Hirtisation-prosessi kestää vain 45 minuuttia ja tekee pinnan karheudesta tasaisen kolme kertaa paremman.
4, Teknologian valintamatriisi: Opas päätöksentekoon skenaarioiden perusteella
Tekniikan tyyppi, tilanteet, joissa sitä voidaan käyttää, plussat ja miinukset
Manuaaliset työkalut yksinkertaisten muotojen purkamiseen, komponenttien, joiden ei tarvitse olla kovin tarkkoja, osia, jotka ovat halpoja, osia, jotka ovat helppokäyttöisiä, osia, jotka todennäköisesti rikkoutuvat ja osia, jotka eivät ole kovin tehokkaita
CNC-työstökoneet ovat erittäin tarkkoja monimutkaisten pintakappaleiden jyrsimiseen ± 0,01 mm:n tarkkuudella. Tämä tekee laitteista erittäin kalliita ja kuluttaa paljon materiaaleja.
Tärinäpuhdistusjauheessa on sisäinen virtauskanava ja poikkireikärakenne, joka ei kosketa mihinkään. Siinä on myös automaattinen aukon rajoitus ja se käyttää paljon energiaa.
Tulostus ilman tukea pienellä kulmalla, ei jälkikäsittelyä-massatuotannossa, korkea materiaalinkulutus, korkea laitekynnys ja vaikea parametrien virheenkorjaus
Sekamateriaalien sähkökemiallinen etsaus, -tuhoamattomat tarkkuusosat, paljon automaatiota, monimutkainen kemikaalien hallinta ja paljon rahaa aluksi