Kā kontrolēt sienas biezumu, 3D drukājot EV motora korpusus no metāla?

Paraugi bieži atgriežas ar nelīdzenām sienām. Siltums neizkliedējas vienmērīgi, montāžas izmēri mainās, un svara mērķis nav sasniegts. Šīs problēmas parasti ir saistītas ar sliktu kontrolimetāla 3D drukas sienas biezums. Šajā rakstā ir aprakstīts, kā noformēt, drukāt un pārbaudīt sieniņu biezumu, lai EV motoru korpusi atbilstu gan veiktspējas, gan ražošanas prasībām.

Sienas biezums ietekmē četras galvenās jomas:

Siltuma izkliede – nelīdzenās sienas rada karstos punktus un samazina dzesēšanas efektivitāti.

Svars – vieglāki korpusi palīdz diapazonā; transportlīdzekļa svara samazināšanās par 10% parasti uzlabo energoefektivitāti par aptuveni 6–8%.

Izturība un stingrība – korpusam ir jāiztur griezes moments un jāaizsargā iekšējās daļas.

Blīvējums un montāža – konsekvents biezums nodrošina montāžas virsmu un blīvējuma virsmu pielaidi.

Tā kā arvien vairāk EV programmu izmanto piedevu ražošanu, veiksmīga EV motora korpusa 3D drukāšana lielā mērā ir atkarīga no sienas biezuma iegūšanas jau pašā sākumā. Slikta kontrolemetāla 3D drukas sienas biezumsir viens no visizplatītākajiem iemesliem, kāpēc prototipu funkcionālās pārbaudes neizdodas.

Praktiskais minimums ir atkarīgs no materiāla, ģeometrijas un no tā, vai siena ir atbalstīta.

Tipiski uzticami diapazoni lāzera pulvera slāņa saplūšanai:

AlSi10Mg: 0,8–1,2 mm konstrukciju sienām

Nerūsējošais tērauds (316L / 17-4PH): 0,5–0,8 mm

Titāns (Ti-6Al-4V): 0,6–1,0 mm

Dažkārt ir iespējamas plānākas sienas uz maziem, ne{0}}strukturāliem elementiem, taču tie palielina deformācijas, nepilnīgas saplūšanas vai raupju virsmu risku. Lielākajai daļai plānsienu metāla 3D drukāto detaļu drošāk ir palikt šo diapazonu augstākajā galā. Absolūtais minimālais sienu biezums metāla 3D drukāšanai ideālos apstākļos var sasniegt 0,3–0,4 mm, tomēr šis skaitlis reti ir piemērots nesošām-motora korpusa sienām.

Pulvera slāņa saplūšana salīdzinājumā ar citiem procesiem

Pulvera slāņa saplūšana piedāvā vislabāko izšķirtspēju un zemāko praktisko minimālo sieniņu biezumu metāla 3D drukāšanai. Citiem procesiem, piemēram, virzītai enerģijas nogulsnēšanai vai saistvielu strūklai, parasti ir vajadzīgas biezākas sienas. Tāpēc lielākā daļa EV motora korpusa darbu paliek ar pulvera slāņa saplūšanu.

Tipiskas problēmas ietver:

deformācija pēc atbalsta noņemšanas

Nokarājušās vai sabrukušas malas uz neatbalstītām sienām

Pārmērīgs pulvera daudzums, kas pielīp plānām vertikālām virsmām

Vietējā pārkaršana, kas rada raupjas vai porainas zonas

Biezuma izmaiņas, ko izraisa termiskie gradienti

Lāzers ļoti ātri uzsilda un atdzesē metālu. Materiāls mēģina izplesties un sarauties, bet to notur apkārtējais cietais metāls un konstrukcijas plāksne. Plānām sienām trūkst stingrības, tāpēc atlikušais spriegums tās viegli saliec vai sagriež. Alumīnijs ir īpaši jutīgs augstās termiskās izplešanās dēļ; titāns var pārkarst, jo siltums ātri nenovadās. Orientēšanās, atbalsta stratēģija un stresa{4}}termiskā apstrāde ir galvenie veidi, kā samazināt šo risku.

Dizaina posms
Saglabājiet pakāpeniskas biezuma pārejas. Pievienojiet ribiņas vietās, kur nepieciešama papildu stingrība. Izmantojiet noapaļotus stūrus, nevis asus. Lielas neatbalstītas plānas sekcijas gandrīz vienmēr rada problēmas.

Veidot orientāciju un balstus
Orientējiet kritiskās plānās sienas pēc iespējas vertikāli. Novietojiet balstus vietā, kur tos var tīri noņemt. Paš-atbalstošie leņķi samazina nepieciešamo atbalsta apjomu.

Procesa parametri
Lāzera jaudai, skenēšanas ātrumam un lūkas shēmai ir jāatbilst sienas biezumam un materiālam. Plānām sienām parasti ir nepieciešams mazāks enerģijas patēriņš, lai izvairītos no pārkaršanas.

Pēc{0}}apstrāde
Gandrīz vienmēr ir nepieciešama stresa{0}}termiskā apstrāde. Atstājiet apstrādes materiālus uz blīvējuma un montāžas virsmām, lai pēc termiskās apstrādes un atbalsta noņemšanas varētu koriģēt galīgos izmērus.

Pārbaude
Izmantojiet CT skenēšanu iekšējām funkcijām, CMM ārējo izmēru noteikšanai un tiešus biezuma mērījumus vairākos punktos. Pārbaudiet gan vidējo biezumu, gan vietējās atšķirības.

Klientam bija nepieciešams alumīnija EV motora korpuss ar agresīviem svara mērķiem un iekšējiem dzesēšanas kanāliem. Pirmajā dizainā bija iekļautas vairākas sienas, kas bija mazākas par 0,8 mm, un pēkšņas biezuma izmaiņas.

Metāla 3D drukas ražotājs pārskatīja modeli, paaugstināja kritiskās sienas līdz 1,0–1,2 mm, pievienoja lokālās ribas un pielāgoja konstrukcijas orientāciju. Pirmās-izstrādājuma daļas tika izdrukātas ar AlSi10Mg, noņemtas spriedzes-un apdares-mašīnas uz galvenajām virsmām. Sienas biezuma izmaiņas kritiskajās sekcijās saglabājās ± 0, 12 mm robežās, un korpuss atbilda gan svara, gan siltuma mērķiem. 18 gabalu izmēģinājuma brauciens tika piegādāts saskaņā ar grafiku ar pilniem pārbaudes ziņojumiem. Strādājot ar spējīgu metāla 3D drukas rūpnīcu, kas saprot metāla 3D drukāšanas sieniņu biezuma uzvedību, riskants dizains kļuva par atkārtojamu procesu.

Kāds ir jūsu pierādītais minimālais sienas biezums AlSi10Mg, nerūsējošajam tēraudam un titānam līdzīga izmēra daļām?

Vai varat kopīgot jaunākos CMM vai CT datus no plānās{0}}sienu darbiem?

Kā jūs veicat stresa mazināšanu un atbalsta noņemšanu sarežģītiem korpusiem?

Kādu apstrādes materiālu jūs ieteiktu virsmu blīvēšanai un montāžai?

Vai jūs atbalstāt gan prototipu daudzumus, gan metāla 3D drukāto detaļu vairumtirdzniecību?

Šie jautājumi palīdz spriest, vai pielāgota metāla 3D drukāta motora korpusa piegādātājam ir reāla pieredze metāla 3D drukas sienu biezuma kontrolēšanā.

Uzticami plānas sienas-rezultāti rodas, disciplinēti kontrolējot procesu, nevis cenšoties sasniegt zemāko teorētisko biezumu. Komandas, kas apvieno saprātīgas konstrukcijas noteikumus ar pieredzējušu parametru regulēšanu un pareizu pēcapstrādi, konsekventi panāk labāku izmēru stabilitāti un lielāku ienesīgumu.