Kāds ir metāla 3D drukas pamatprincips pelējuma ražošanā?

1. Tehniskais princips: Digitālo modeļu maiņa par metāla objektiem
Metāla 3D drukas galvenā ideja ir "digitāli virzīta slāņveida kausēšana un sakraušana". Procesa galvenie procesi ietver modeļa apstrādi, pulvera izplatīšanos, enerģijas kausēšanu un starpslāņu savienošanu. Piemēram, populārā lāzera selektīvās kušanas (SLM) tehnoloģija:
3D modeļu sadalīšana un ceļu projektēšana
Pēc CAD programmatūras izmantošanas, lai izveidotu pelējuma 3D modeli, tā ir jāpārskaita sagriešanas programmatūrā, lai apstrādātu apstrādei, lai 2D šķērsotu - sekciju datus, kas ir no 20 līdz 50 mikronu bieziem. Maršruta plānošanas algoritms izmanto krustveida - sekcijas profilu, lai padarītu lāzera skenēšanas ceļus un pielāgotu kausējuma baseina pārklāšanās ātrumu, lai izvairītos no stresa uzkrāšanās starp slāņiem. Piemēram, veicot iesmidzināšanas veidnes ar konformāliem dzesēšanas kanāliem, algoritms rūpīgi pārvaldītu secību, kādā tiek skenēts spirāles kanāls, lai pārliecinātos, ka dzesēšanas šķidrums plūst vienmērīgi.
Pulvera gultnes kausēšana un slāņu uzkrāšanās
Ierīce ievieto metāla pulvera pārklājumu (tādu titāna sakausējumu, alumīnija sakausējumu vai pelējuma tēraudu) veidņu kamerā. Pēc tam lāzera stars izkausē pulveri pa noteiktu ceļu, lai izveidotu izkausēta metāla baseinu. Pēc tam, kad kausējuma baseins ātri atdziest un nostiprinās, formēšanas platformu nolaiž viena slāņa biezums. Pulvera izplatīšanas cikls, tā izkausēšana un tā sacietēšana tiek turpināta, līdz tiek izgatavots metāla veidne ar blīvumu 99,9%. Šai metodei nav vajadzīgas veidnes vai armatūra, un tā var radīt sarežģītas iekšējā dobuma struktūras tieši, piemēram, die - liešanas veidnes ar šūnveida pastiprinošām ribām.
Sadarbības kontrole multi - fizikas jomā
Drukāšanas laikā reālā laikā jāuzrauga raksturlielumi, ieskaitot kausējuma baseina temperatūru, skābekļa daudzumu gaisā un pulvera plūstamība. Piemēram, Yunyao Shenwei slēgtais - cilpas vadības sistēma izmanto infrasarkano termisko attēlu, lai uztvertu izkausētā baseina formu, dinamiski maina lāzera jaudu (200–1000W) un skenēšanas ātrumu (500–2000 mm/s) un novērš kara deformāciju. Daži uzņēmumi izmanto zaļo lāzera tehnoloģiju, lai uzlabotu enerģijas savienojuma efektivitāti un novērš daļējas saplūšanas trūkumus materiālos, kas atspoguļo daudz gaismas, piemēram, varu.
2. Tehnoloģiskā mala: trīs lielākās tradicionālās pelējuma veidošanas problēmu risināšana
Mainot lietas izgatavošanu, metāla 3D drukāšana pelējuma rūpniecībai pievieno trīs jaunas vērtības:
Milzīgs uzlabojums dizaina brīvībā
Urbšanas, frēzēšanas un citu procedūru "lineārā apstrādes" raksturs apgrūtina veidņu izgatavošanu tradicionālā veidā. Dzesēšanas kanāli bieži tiek izgatavoti kā taisnas līnijas vai vienkārši polilīni. Tas nozīmē, ka iesmidzināšanas detaļas vienmērīgi neatdzesē (temperatūras diferenciālis varētu būt vairāk nekā 30 grādi) . 3 D drukāšana var izgatavot konformālus dzesēšanas kanālus, kurus var veidot kā spirālveida, dendritiskas vai biomimētiskas lapu vēnas, lai tās atbilstu veidnes kameras ģeometrijai. Audi ir izmantojis šo paņēmienu, lai padarītu die - liešanas veidnes atdzist 40% ātrāk, saīsina iesmidzināšanas veidnes ciklu par 35% un samazina lūžņu ātrumu no 8% līdz 1,2%.
Divreiz ātrāk un divreiz lētāk, lai pagatavotu
Piemēram, automobiļu bufera iesmidzināšanas veidne: Tradicionālā CNC apstrāde prasa 6 nedēļas, lai izgatavotu elektrodu, veikt elektrisko izlādes apstrādi un citus soļus. 3D drukāšana prasa tikai 72 stundas, un materiālu izmantošanas līmenis ir palielinājies no 25% līdz 95%. Mazām pakešu pielāgotajām veidnēm šādi medicīniskā aprīkojuma gadījumi 3D drukāšana maksā par 60% mazāk par gabalu nekā tradicionālās metodes. Tas padara to ideālu prototipa validācijas un izmēģinājumu ražošanas posmiem.
Materiālu un struktūru veiktspējas optimizēšana
3D drukāšanas ātrā sacietēšana (dzesēšanas ātrums līdz 10 ^ 6 grādiem /s) var radīt smalku graudu struktūru, kas pelējumu padara daudz grūtāku un izturīgāku nēsāšanai. Piemēram, H13 pelējuma tēraudam, kas izgatavots ar SLM tehnoloģiju, ir termiska noguruma kalpošanas laiks, kas ir 2,3 reizes garāks nekā kaltām detaļām. Tas padara to par labu die - liešanas situācijām ar smagām kravām. Arī gradienta materiāla drukāšanas paņēmiens var uzlikt augstu - cietības pārklājumu (šādi WC CO) uz veidnes virsmas, saglabājot serdi izturīgu, kas nozīmē "vienu materiālu vairākām lietojumiem".
3. Parastie lietošanas gadījumi ietver konformālo dzesēšanu un funkcionālo integrāciju.
Metāla 3D drukāšana ir ievērojami ietekmējusi daudzus pelējuma veidošanas jomas, radot unikālus risinājumus:
Injekcijas pelējums: liela konformālā dzesēšanas ūdens kanāla izmantošana
Lielas mājas ierīces apvalka veidnēs 3D - drukāti ūdensceļi var samazināt dzesēšanas laiku no 45 sekundēm līdz 28 sekundēm un atbrīvoties no metinātām nepilnībām. Uzņēmums ražoja biomimētisku kanālu gaisa kondicionēšanas paneļa veidnēm, kuru virsmas līdzenums ir 0,02 mm, kas ir tādā pašā līmenī kā spogulim.
Die liešanas veidne: dizains ar sarežģītu kameru un vieglu svaru
Lai izveidotu sarežģītus iekšējos dobumus, izmantojot tradicionālās die - liešanas veidnes, jums ir jāapkopo vairākas sadaļas. Izmantojot 3D drukāšanu, jūs varat izgatavot veidnes ar caurumiem, kas šķērso viens otru, un plānas - sienas ribas vienlaikus. Piemēram, jaunā enerģijas transportlīdzekļa akumulatora kaste die - Casting veidne izmanto topoloģijas optimizācijas dizainu, lai samazinātu svaru par 42%. Pelējuma kalpošanas laiks tiek pagarināts arī no 50 000 reizes līdz 120 000 reižu ar 3D drukātiem kanāliem.
Gumijas riepu pelējums: modeļa bloku veidošana ar lielu precizitāti
Agrāk bija grūti izgatavot riepu rakstus ar mikrometru - līmeņa precizitāti, piemēram, lietus riepu kanalizācijas kanālu, kas bija tikai 1,5 mm plats. Izmantojot augstu - Precīzas lāzera kontroli, 3D drukāšana var tieši izgatavot bloku veidnes, kas ļauj izvairīties no modeļa deformācijas, kas var notikt ar elektriskās izplūdes apstrādes apstrādi. Atkārtota F1 sacīkšu riepu veidnes modeļa pozicionēšanas precizitāte, ko izveidojis noteikts uzņēmums, ir ± 0,01 mm, kas ir tas, ko nepieciešams Starptautiskā automašīnu federācija.
4. Nozares tendences: no tehnoloģiju sasniegumiem līdz izmaiņām vidē
Metāla 3D drukāšana mainās pelējuma rūpniecībā no "viena punkta aizstāšanas" uz "sistēmas inovācijas":
Liels solis uz priekšu multi - materiālu drukāšanas tehnoloģijā
Šobrīd uzņēmumā joprojām ir problēma, piemēram, vara alumīnija un tērauda keramikas drukāšana. Tomēr jaunās tehnoloģijas, piemēram, zaļā lāzers un daudzstaru sadarbība, ir padarījuši dažus materiālus saderīgus ar vienu citu. Piemēram, uzņēmums nāca klajā ar vara tērauda bimetāla drukas paņēmienu, kas izmanto interfeisa metalurģisko savienojumu, lai atrastu kompromisu starp siltuma vadītspēju un izturību. Šī pieeja ir laba šķidruma - atdzesētu radiatoru veidnēm.
Piedevu kompozītmateriālu ražošanas veids
Hibrīdu ražošanas metode, kas apvieno CNC precizitātes apstrādi, jau ir izplatīta. Piemēram, konformālais ūdensceļš vispirms tiek izgatavots, izmantojot 3D drukāšanu, un pēc tam dobums tiek uzlabots, izmantojot piecu - ass apstrādes centru. Tas izmanto 3D drukāšanas projektēšanas priekšrocības un nodrošina, ka veidnes virsmas kvalitāte ir laba (RA ir mazāka vai vienāda ar 0,8 μm).
Inteliģentas un vienotas sistēmas veidošana
Uzņēmumi ASV strādā, lai izveidotu standartus metāla 3D drukas veidnēm. Šajos standartos ietilpst pulvera īpašības (sfēriskums, kas ir lielāks vai vienāds ar 90%, skābekļa saturs <0,05%), spēja atrast defektus (CT skenēšanas porainība ir mazāka vai vienāda ar 0,5%), un kritēriji pēc - ārstēšanas (termiskās apstrādes cietības novirze ± 1HRC). AI algoritmi ir izmantoti arī, lai vienlaikus uzlabotu drukāšanas ceļus. Izmantojot mašīnu intelektu, viena platforma ir padarījusi atbalsta struktūras par 30% vieglākas un drukājot par 25% efektīvāku.