Kāpēc mana 3D drukātā daļa deformējas?

Kas ir deformācija 3D drukāšanā?

Izliekšanās notiek, ja apdrukātā daļa deformējas no tai paredzētās CAD ģeometrijas nevienmērīgu iekšējo spriegumu dēļ, kas rodas karsēšanas, dzesēšanas vai sacietēšanas laikā.

Fizika aiz problēmas (vienkāršā angļu valodā)

Materiāli karsējot izplešas un atdzesējot saraujas. 3D drukāšanā dažādas detaļas daļas atdziest ar dažādu ātrumu, radot temperatūras gradientus. Šie gradienti rada atlikušos spriegumus, kas izrauj daļu no formas. Īpaši neaizsargāti ir materiāli ar lielāku saraušanās ātrumu vai sliktu siltuma pārvaldību. Šie būtiskie 3D drukāšanas deformācijas cēloņi parādās SLS, SLM un citos piedevu procesos.

Izkropļojumi vs kropļojumi vs saraušanās Kāda ir atšķirība?

Komandas bieži sajauc šos terminus, kas sarežģī saziņu ar piegādātājiem:

Saraušanās: paredzams kopējā izmēra samazinājums.

Izliekumi: nevienmērīga liece vai izliekums, parasti pie malām un plakanām virsmām.

Izkropļojumi: jebkura plašāka ģeometriskā novirze, ieskaitot pagriešanos vai pazīmju nobīdi.

Skaidra terminoloģija palīdz novērst problēmas, kā novērst deformāciju metāla 3D drukāšanā vai SLS daļās.

Cik nopietni tas var kļūt? (Reāli skaitļi)

Izliekuma smagums ir ļoti atšķirīgs. Šeit ir praktisks etalons, kas balstīts uz reāliem ražošanas datiem:

1. tabula. Tipisks deformācijas/sarukšanas diapazons pēc procesa un materiāla

Piezīme: diapazoni ir balstīti uz EOS un nozares datiem. Faktiskie rezultāti lielā mērā ir atkarīgi no ģeometrijas, parametriem un pēc{1}}apstrādes.

deformācija neilona 3D drukāšanā

Neilons (PA12 un PA11) ir piemērots materiāls funkcionālām detaļām, tomēr tas joprojām ir viens no visvairāk deformējošiem{3}}polimēriem.

Kāpēc neilons (PA12 / PA11) ir pakļauts mitrumam un termiskam stresam

Daudzi inženieri pieņem, ka SLS neilona detaļas ir imūnas pret deformāciju, jo apkārtējais pulveris nodrošina atbalstu. Patiesībā neilona spēcīgā mitruma absorbcija un kristāliskā struktūra izraisa lielas izmēru izmaiņas. Mūsu ražošanas pieredze liecina, ka detaļu, kas apdrukātas ar augstu pārstrādāta pulvera saturu, deformācija var palielināties par 30–50% nekonsekventas saraušanās dēļ. Tāpēc neilona PA12 deformācijas risinājumu stratēģijas ir būtiskas.

Īpaši scenāriji, kuros neilona detaļu ģeometrija sabojājas

Liela SLS neilona korpusa deformācija, plānas{0}}sienu struktūras un asimetrisks dizains bieži neatbilst līdzenuma prasībām. Mēs esam redzējuši, ka aviācijas un automobiļu klienti saņem citādi izturīgas detaļas, kas nespēj izpildīt montāžas pielaides funkcionālos prototipu deformācijas gadījumos.

Pārbaudīti labojumi neilona deformācijai

Dizains: izmantojiet vienmērīgu sienu biezumu (izvairieties no lieliem plakaniem laukumiem), pievienojiet pastiprinošās ribas un iekļaujiet simetriju.

Process: Uzturiet optimālus pulvera atsvaidzes intensitāti (parasti<50% aged powder) and controlled cooling.

Pēc-apstrāde: atlaidiniet ar pielāgotu armatūru, lai mazinātu stresu.

Spējīgam neilona 3D drukas pakalpojumam vai neilona 3D drukas rūpnīcai DFM pārskatīšanas laikā ir jāatzīmē šie riski un jāierosina pielāgojumi pirms būvniecības.

TPU deformācija un elastīgu materiālu drukāšana ir cita veida problēma

Elastīgie materiāli rada unikālas deformācijas problēmas.

Kāpēc elastīgi materiāli karstumā darbojas citādi

TPU ir zems elastības modulis, kas padara to izturīgu pret plaisāšanu, bet ir pakļauts TPU elastīgās daļas deformācijai elastīgas šļūdes dēļ vai pastāvīgas nostiprināšanas dēļ ilgstošas ​​karstuma vai slodzes apstākļos.

Biežākie kļūmju režīmi TPU SLS daļās

Blīves, elastīgas eņģes un vibrācijas slāpētāji ir bieži upuri. KamērTPU SLS drukas pakalpojumsdaļas parasti saglabā savu Shore cietību, tās var zaudēt kritiskos izmērus, ja dzesēšanas vai uzglabāšanas apstākļi netiek stingri pārvaldīti. Tas ir tieši saistīts ar to, kā novērst deformāciju SLS drukāšanā.

Kā iegūt dimensiju stabilas TPU daļas

Ieviesiet atbilstošas ​​atbalsta stratēģijas, izmantojiet kontrolētus dzesēšanas ķermeņus un uzglabājiet detaļas sausos, stabilos temperatūras{0}}apstākļos. Glabāšanas prakse pēc drukāšanas var ietekmēt galīgo ģeometriju gandrīz tikpat daudz kā pati konstrukcija.

2. tabula: TPU un neilona SLS - deformācijas riska salīdzinājums

Metāla 3D drukāšanas deformācija Visgrūtāk risināmā problēma

Metāla daļas bieži rada vissarežģītākās deformācijas problēmas.

Kāpēc metāla daļas deformējas vairāk nekā plastmasa (un aiz tā esošā zinātne)

Metāliem ir ievērojami augstāka siltumvadītspēja un siltuma izplešanās koeficients (CTE) nekā polimēriem. Ātrie kušanas{1}}dzesēšanas cikli Metal 3D Printing Service procesos rada ārkārtējus temperatūras gradientus un ievērojamus atlikušos spriegumus, kā rezultātā deformējas metāla 3D drukāšana.

Kuri metāli ir visvairāk apdraudēti?

3. tabula. Metāla materiāla deformācijas risks (DMLS/SLM)

Dati sintezēti no Concept Laser / EOS lietojumprogrammas piezīmēm.

Atbalsta struktūras

Balsti palīdz noenkurot detaļas un pārvaldīt siltumu, taču noņemšanas laikā var radīt jaunus spriegumus. Gudrs dizains iekšāMetāla 3D drukas pakalpojumssamazina atbalsta apjomu, vienlaikus saglabājot stabilitāti.

Termiskā apstrāde un stresa mazināšana

Bieži vien ir nepieciešama stresa mazināšanas-rūdīšana un karstā izostatiskā presēšana (HIP). Aviācijas un kosmosa (AS9100) un medicīnas (ISO 13485) projektiem ir īpaši stingri pieņemšanas kritēriji, kas konsekventi jāatbilst uzticamai pielāgotu 3D drukas detaļu rūpnīcai.

Kā viedā ģeometrija novērš deformāciju pirms drukāšanas

Sienas biezuma noteikumi, kas faktiski darbojas

Mērķa vienmērīgs biezums, kas pielāgots materiālam. Pārāk plāns (<0.8–1.0 mm for nylon) promotes warping; excessively thick sections can cause internal cracking or sink marks.

Veidošanas orientācija ir svarīgāka, nekā vairums cilvēku domā

Vai jūsu piegādātājs apsprieda ar jums orientāciju uz būvniecību? Kritisko virsmu izlīdzināšana 45 grādu leņķos un optimizācija slodzes virzienam daudzos gadījumos var samazināt deformāciju par 40–60%.

Rievu, fileju un simetrijas pievienošana - Praktiski DFM padomi

Šīs vienkāršās modifikācijas efektīvi sadala stresu. Lielāko daļu deformācijas problēmu var novērst agri, strādājot ar 3D drukas detaļu rūpnīcu, kas nodrošina rūpīgus DFM pārskatus.

Process{0}}Sānu labojumi

Celtniecības kameras temperatūras un dzesēšanas ātruma kontrole

Vienmērīga temperatūra kamerā un pakāpeniska dzesēšana ir ļoti svarīga. Budžeta aprīkojumam bieži trūkst precizitātes, kas nepieciešama konsekventiem rezultātiem.

Pulvera kvalitāte un atsvaidzes intensitāte (SLS{0}}specifiski)

Augstas vecinātā pulvera attiecībasNeilona 3D drukas pakalpojumsun TPU SLS drukāšanas pakalpojuma darbības palielina saraušanās mainīgumu. Mēs iesakām saglabāt svaiga pulvera attiecību virs 50%, ja detaļām ir -pielaide.

Ziņu-apstrāde, kas novērš (vai izraisa) deformāciju

Pareiza atkausēšana ar armatūru palīdz mazināt stresu. Tomēr nepareiza CNC apstrāde var radīt jaunus traucējumus. Pieredzējušo metāla 3D drukas ražotāju komandas rūpīgi veic šīs darbības.

Sazinieties tagad

3D drukas deformācija reti ir nejauša - tā izriet no materiāla īpašību, dizaina lēmumu, procesa parametru un piegādātāju zināšanu mijiedarbības. Labā ziņa ir tā, ka lielākā daļa deformācijas problēmu ir pilnībā novēršamas, ja tās tiek risinātas izstrādes cikla sākumā.

Vai esat gatavs novērst deformācijas problēmas? Iesniedziet savus failus jau šodien, lai saņemtu bezmaksas DFM pārskatīšanu un detalizētu piedāvājumu. Mūsu komanda specializējas stabilu, augstas -kvalitatīvu pielāgotu 3D drukas daļu rūpnīcas risinājumu nodrošināšanā no neilona, ​​TPU un metāla.

Atsauces

Wohlers Report 2023: Globālais piedevu ražošanas tirgus un materiālu dati

MarketsandMarkets 2024: SLS un metāla AM tirgus prognoze

ASTM F3049 / ISO/ASTM 52900: AM materiālu raksturojuma standarti

EOS GmbH tehniskās baltās grāmatas: SLS PA12 / TPU saraušanās dati

Koncepcijas lāzera/EOS pielietojuma piezīmes: DMLS atlikušā sprieguma un termiskās apstrādes vadlīnijas