Er erfitt að styðja við flókin mannvirki með þrívíddarprentun úr málmi?

一, Þörfin fyrir stuðning: tvíeggjað-prentsverðið með flókna uppbyggingu
Í þrívíddarprentun úr málmi þjónar stoðbyggingin mörgum tilgangi:
Vélrænn stuðningur: til að koma í veg fyrir að upphengdar byggingar falli eða breytist í lögun meðan verið er að prenta þær vegna þyngdarafls eða hita. Til dæmis, ef flugvélahreyflablöð eru ekki með stuðning, geta þunnir veggir þeirra beygst á storknunarstigi bræðslulaugarinnar.
Hitastjórnun: Að flytja varma í gegnum burðarvirki til að koma í veg fyrir að staðbundinn hitamunur verði of mikill og til að koma í veg fyrir að afgangsstreita safnist upp. Til dæmis, þegar títan ál ígrædd eru prentuð, getur stuðningurinn komið í veg fyrir að örsprungur myndast þegar efnið kólnar of hratt.
Stöðugleiki ferlisins: Í duftbeðsbræðslutækni heldur burðargrind hlutunum á sínum stað þannig að þeir hreyfast ekki þegar duftið flæðir eða skafan lendir á þeim.
En það eru líka stór vandamál með að hafa burðarvirki:
Sóun á efnum: Magn stuðningsefna getur verið 30% til 50% af heildarþyngd hlutanna og það er erfitt að endurvinna þá alla.
Kostnaður við eftirvinnslu-: Það kostar mikla vinnu að fjarlægja stuðning með vélum og gæti skemmt yfirborð hlutanna. Til dæmis þarf að slípa lækningaígræðslur meira eftir að þau eru sett upp til að uppfylla staðla um lífsamrýmanleika.
Takmarkanir í hönnun: Hefðbundin stuðningskerfi þurfa meira fjöðrunarhorn en 45 gráður, sem gerir það erfitt að nota nýja hönnun eins og flóknar innri flæðisrásir og grindarvirki.
2, Tæknileg áskorun: Prófa eiginleika efna og flókið mannvirkja á sama tíma
1. Mismunur á eiginleikum efnanna gerir það erfiðara að standa undir þeim
Eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar ýmissa málmefna hafa mikil áhrif á stuðningsferlið:
Títan ál er mjög virk og hvarfast auðveldlega við súrefni og köfnunarefni til að mynda hart, brothætt lag. Það þarf að verja það gegn óvirku gasi þegar það er ekki notað. Til dæmis, þegar styður Ti6Al4V prentaða hluta, ætti súrefnismagninu að vera undir 50 ppm, annars gætu þeir kviknað af sjálfu sér.
Ryðfrítt stál er mjög ónæmt fyrir ryð og hægt er að þrífa það með kemískum efnum eða háþrýstivatnsstraumi. Þegar þú bleytir 316L ryðfríu stáli blöð í basískum hreinsilausnum og notar ultrasonic hreinsun geturðu losað þig við 99,5% af duftinu.
Ál hefur lágt bræðslumark og er líklegt til að breyta lögun þegar það er hreinsað með dæmigerðum titringshreinsunaraðferðum. Til að fjarlægja stuðning frá AlSi10Mg prentuninni þarftu að nota CO₂ snjóþotutækni, sem virkar með því að lemja fastar agnir við lágt hitastig upp á -78,5 gráður án þess að valda hitaspennustyrk.
2. Að gera mannvirki flóknari til að gera hlutina erfiðari
Flókinn arkitektúr krefst auknar kröfur um óstudd ferli:
Gljúp uppbygging: Gopótt lagið í bæklunarígræðslum er venjulega minna en 3 mm þykkt og magn dufts sem eftir verður ætti að vera minna en 0,1 mg/cm ². Ákveðið lækningafyrirtæki notar lofttæmi aðsogstækni og 360 gráðu snúningsbúnað til að ná duftbata upp á 98,7%.
Þunn-veggað uppbygging: Ef veggþykkt flugvélarblaðsins er minni en eða jöfn 1 mm, þarf það vélræna álagsstjórnun til að vera á sínum stað. GE notar duftfjarlægingu við lágt-hitastig (kæling með fljótandi köfnunarefni við -196 gráður) ásamt aldursmeðferð til að lækka afgangsálag í minna en 50MPa og koma í veg fyrir að sprungur myndast.
Uppbygging innra holrúms: Til að taka út innra holastuðning túrbínuskífunnar þarf að búa til sérstök verkfæri. Sérstakt túrbínuskífalíkan er með færanlegu kjarnaskafti sem notar miðflóttakraft til að ýta dufti út og lagskipt loftflæði (0,5m/s) til að blása meðfram yfirborðinu, sem uppfyllir hreinleikastaðla fyrir innra hólfið.
3, Nýjar hugmyndir: Frá því að gera ferla betri til snjallrar hönnunar
1. Prentunartækni án eftirlits nær takmörkum hefðbundinnar prentunar.
Sumar flóknar mannvirki hafa getað prentað án stuðnings með því að stilla prentslóðina og eiginleika duftsins:
Lítil horn óstudd mótun: LiM-X260A búnaðurinn sem er framleiddur af Leiming Laser getur prentað íhluti úr títanblendi sem eru 5 gráður til 35 gráður upphengdir með því að hámarka leysiorkuþéttleika og skannaaðferð. Hlutarnir eru með þéttleika 99,9%.
Snjöll leiðarskipulagning: Taktíska teymið hjá China Academy of Launch Vehicle Technology breytti stærðardreifingu dufts (D50=45 μm) og leysiskönnunarhraða (800 mm/s). Þeir notuðu einnig streitudreifingu eftirlíkingu til að gera óstudda prentun á flóknum eldflaugaklefabyggingum mögulega. Yfirborðsnákvæmni náði millímetrastigi og þörfin fyrir eftirvinnslu-minnkaði um 60%.
2. Bætt burðarvirki gerir það auðveldara að taka burt.
Uppleysanlegur stuðningur: Arizona State University hefur fundið upp leið til að fjarlægja rafefnafræðilegan stuðning með því að prenta kolefnisstálstuðning á ryðfríu stáli hlutum og nota saltpéturssýrulausn til að eyða kolefnisstálinu sértækt. Hægt er að fjarlægja 7 mm þykka stuðninginn að fullu á innan við 6 klukkustundum án þess að skaða yfirborð hlutanna.
Hönnun brotapunktsins: Bættu-tímaglasa brotpunktum við burðarvirkið og notaðu forstillta-álagsstyrk til að stjórna brotinu. Til dæmis er einn hluti bifreiðar með tönn-laga stuðning sem auðvelt er að fjarlægja með aðeins örlitlum krafti. Skemmdirnar á yfirborðinu eru minna en 0,05 mm djúpar.
3. Uppgerð fínstilling gerir stuðning minna nauðsynlegan.
Ferlishermunarverkfæri, eins og VoxelDance Engineering, geta fundið út hvernig hitaálagið mun dreifast á meðan á prentun stendur og gera stuðningsstillingarnar betri. Til dæmis, lokað hjólalíkan minnkaði stuðninginn sem þarf um 60% með eftirlíkingu, stytti prenttímann í 50 klukkustundir og lágmarkaði líkurnar á sköfuárekstri.