Vai atbalsta dizains ietekmēs pēcapstrādes{0}} izmaksas?

1. Pamatidejas, kas atbalsta attiecības starp dizainu un izmaksām
Metāla 3D drukāšanas atbalsta dizainam ir jāatrod kompromiss starp "stabilu formēšanu" un "izmaksu efektivitāti". Galvenās idejas ir tieši saistītas ar pēcapstrādes-izdevumiem:
Ideja aiz kontakta zonas ierobežošanas
Ir trīs veidu kontakti starp balstu un daļām: virsmas kontakts, līnijas kontakts un punkta kontakts. Virsmas saskare var padarīt lietas stabilākas, taču tas ievērojami apgrūtina pēc-apstrādi. Piemēram, titāna sakausējuma aviācijas kronšteiniem ar virsmas saskares konstrukciju atlikušais atbalsta laukums ir 12 cm², un tiem nepieciešama 5 stundu manuāla pulēšana, lai izpildītu virsmas raupjuma prasību Ra1,6 μm. Ar punktveida kontakta dizainu atlikušais laukums ir tikai 2,3 cm², un mehāniskās pulēšanas laiks ir tikai 40 minūtes. Suzhou Tianhong Laser darbs parāda, ka, samazinot kontakta laukumu par 1 cm², pēcapstrādei nepieciešamo laiku var samazināt par 15–20%.
Precīza kritiskā leņķa kontrole
dažādiem procesiem ir dažādi kritiskie piekares leņķi: SLM procesam parasti ir nepieciešams atbalsts konstrukcijām, kas karājas zem 30 grādiem, savukārt EBM process var samazināt kritisko leņķi līdz 35 grādiem, jo ​​tas kūst augstā temperatūrā. Leiming Laser adaptīvā skenēšanas metode ļāva drukāt piekārtas konstrukcijas bez atbalsta nelielos leņķos no 5 līdz 35 grādiem, mainot lāzera jaudas blīvumu lidojuma laikā. Tas samazināja nepieciešamo atbalsta materiālu skaitu par 78% un pēcapstrādes izmaksas par 65%.
Ideja par materiālu taupīšanu
Metāla pulvera cena var pieaugt līdz pat tūkstošiem juaņu par kilogramu, un palīgmateriālu izšķērdēšana uzreiz paaugstina cenas. Izmantojot Inconel 718 niķeļa-sakausējumu kā piemēru, standarta atbalsta dizains nodrošina izšķērdēšanas līmeni līdz 18%, turpretim koka-līdzīgā atbalsta struktūra, kas izveidota, optimizējot topoloģiju, var uzturēt atkritumu daudzumu zem 5%. Lidmašīnas dzinēja daļas piemērs ilustrē, ka uzlabotā atbalsta konstrukcija samazina viena materiāla gabala izmaksas no 2300 juaņām līdz 850 juaņām, kas ir par 63 %.
2. Galvenie elementi, kas atbalsta projektēšanas-pēc-apstrādes izmaksas
Ilgstošu fizisku traumu riska atbalstīšana
Audu defekti var rasties, ja balstam un komponenta saskarnei ir atšķirīgs termiskais spriegums. Drukājot ar 316L nerūsējošo tēraudu, vietās, kur režģa balsts saskaras ar cieto vielu, var veidoties rupji kolonnu kristāli. Tas padara laukumu par 15% līdz 20% mīkstāku un samazina noguruma ilgumu par 40%. Lai atbrīvotos no šiem slēptajiem apdraudējumiem, termiskās apstrādes procedūrai ir jābūt ilgākai, kas nozīmē, ka viena gabala pēcapstrādes izmaksas{7}}paaugstināsies par 120–180 juaņām.
Sarežģīta strukturālā atbalsta pieejamības problēma
Aviācijas dzinēja turbīnas diska iekšējā kanāla diametrs ir tikai 2 mm. Standarta atbalsta konstrukcija izraisa kanāla sekcijas kropļojumus par vairāk nekā 8%, kas ir jānostiprina, izmantojot elektroķīmisko izšķīdināšanu. Šim paņēmienam nepieciešams 41 masas % slāpekļskābes šķīdums, kas jāapstrādā 80 grādu temperatūrā 6 stundas. Viena aģenta izmaksas ir 350 juaņas, un pastāv korozijas viendabīguma iespēja.
Slēptie izdevumi, kas saistīti ar darbu veikšanu ar rokām
BMW IDAM automatizētās ražošanas līnijas dati liecina, ka joprojām ir nepieciešama manuāla iejaukšanās, lai palīdzētu noņemšanas procesā, kas aizņem 35% no kopējām pēcapstrādes stundām. Darbaspēka izmaksas ir 2,8 miljoni juaņu gadā ražošanas līnijai, kas saražo 10 000 vienību gadā. Rivelin Robotics NetShape robotu sistēma izmanto spēka atgriezeniskās saites vadību, lai sasniegtu kontaktspēka precizitāti 0,1 N līmenī. Tas samazina vajadzību pēc manuālas iejaukšanās līdz mazāk nekā 5% un ietaupa vairāk nekā 2 miljonus juaņu gadā.
3. Stratēģijas uz robežas, kas palīdz dizaina optimizācijā
Struktūra, kas var stāvēt pati par sevi, pateicoties ģeneratīvajam dizainam
Izmantojot mašīnmācīšanās metodes, Autodesk Netfabb programmatūra var automātiski izveidot biomimētiskas režģa atbalsta struktūras. Šī metode samazina satelīta kronšteina svaru par 85% un atbrīvojās no nepieciešamības pēc tradicionālā atbalsta. Tas arī mainīja pēc-apstrādes procedūru no mehāniskās apstrādes uz vienkāršu termisko apstrādi un samazināja vienas vienības izmaksas par 1200 juaņām.
Strādājiet kopā, lai rastu jaunas idejas vairāku{0}}materiālu sistēmām
Beļģijas Materialise bimetāla atbalsta tehnoloģija izmanto faktu, ka Inconel 718 un tīra dzelzs oksidējas dažādos ātrumos 800 grādu leņķī, lai automātiski noņemtu atbalstu. Izmantojot šo metodi, atlikušā atbalsta apjoms tiek samazināts līdz mazāk nekā 0,01 mm, pēcapstrādei nepieciešamais laiks tiek samazināts no 48 stundām līdz 8 stundām un ietaupīts 650 juaņas par vienu gabalu.
Procesa izsekošanas slēgtā cikla kontrole
Siemens Process Sight sistēmas ātrgaitas kameras un infrasarkanie sensori{0}} reāllaikā uzrauga izkausētā baseina formu. Ja pastāv iespēja, ka atbalsts nav pietiekams, lāzera iestatījumi tiek mainīti automātiski vai tiek izveidots papildu atbalsts. Drukājot sarežģītu plūsmas kanāla daļu, tehnoloģija samazināja defektu līmeni atbalsta dēļ no 18% līdz 0,3%, kas ietaupīja vairāk nekā 500 000 juaņu gadā pārstrādes izdevumos.