Meginreglur málm 3D prentara

Þrívíddarprentarar úr málmi vinna með því að sintra, bræða eða suða málmefni (eins og duft eða vír) lag fyrir lag til að breyta þrívíddar stafrænu líkani í solid málmhluta. Kjarnaferlinu má skipta í fjögur stig: gagnaundirbúning, efnisframboð, lag-fyrir-lagsframleiðsla og eftir-vinnsla. Þessi tækni yfirstígur algjörlega rúmfræðilega flókið takmarkanir hefðbundinnar frádráttarframleiðslu og er orðin mikilvæg framleiðsluaðferð á háþróuðum sviðum eins og loftrými, lífeðlisfræði og orkubúnaði. Eftirfarandi kaflar útskýra meginreglur og tæknilegar upplýsingar um hvert lykilstig.

3D líkanavinnsla: Notendur hanna líkanið með því að nota CAD hugbúnað (eins og SolidWorks, UG eða CATIA) eða fá það í gegnum 3D skönnun eða CT endurgerð. Hugbúnaðurinn breytir líkaninu í prentara-læsilegt snið (oftast STL, en einnig 3MF eða OBJ) og gerir við rúmfræðilegar villur (eins og göt, ó-margþættar brúnir, skarast hliðar eða rangar eðlilegar myndir). Þetta skref er mikilvægt vegna þess að hvers kyns galli getur beint valdið prentbilun eða höfnun hluta. Háþróuð forvinnsla felur einnig í sér fínstillingu staðfræði og skapandi hönnun til að draga verulega úr þyngd á sama tíma og styrkleikakröfur eru uppfylltar.

Lagsskurður: Sérhæfður prentarahugbúnaður (eins og Materialize Magics, EOSPRINT eða SLM Build Processor) sneiðir þrívíddarlíkanið eftir lóðrétta (Z) ásnum í hundruð eða þúsundir þunnra laga. Lagþykktin er venjulega 20–100 míkrómetrar (20–40 μm fyrir nákvæma hluta; 60–100 μm fyrir stóra burðarhluta). Sneiðarferlið býr til skrá sem inniheldur útlínur upplýsingar, fyllingarslóðir, skönnunaraðferðir og burðarvirki fyrir hvert lag, sem stýrir prentaranum nákvæmlega. Skannaaðferðir (rönd, köflótt, spíral osfrv.) og orkuþéttleikabreytur hafa mikil áhrif á afgangsspennu, þéttleika og yfirborðsgæði og verður að fínstilla þær í samræmi við efnis- og hlutarúmfræði.

Málm 3D prentunartækni er mismunandi eftir efnisformi og orkugjafa. Helstu flokkar eru sem hér segir:

Powder Bed Fusion (PBF) Þetta er sem stendur fullþroskaðasta og -nákvæmasta almenna tæknin.

Selective Laser Melting (SLM): Hár-trefjaleysir (venjulega 200–1000 W; fjöl-leysiskerfi geta náð nokkrum kílóvöttum) sértækt og að fullu bræðir málmduftbeðið í samræmi við sneiðina. Bráðna svæðið storknar við kælingu til að mynda eitt lag, en óbrætt duft þjónar bæði sem stuðningur og vörn. Allt ferlið fer fram undir óvirku gasi (argon eða köfnunarefni) til að koma í veg fyrir oxun. Hentar fyrir títan málmblöndur, ál málmblöndur, ryðfríu stáli, nikkel-ofurblöndur o.s.frv., með þéttleika sem er yfir 99%.

Rafeindageislabræðsla (EBM): Notar há-orku rafeindageisla sem hitagjafa til að forhita og bræða málmduft í miklu-tæmiumhverfi. Forhitun dregur verulega úr afgangsálagi og gerir hraðari byggingarhraða, sem gerir það sérstaklega hentugur fyrir títan bæklunarígræðslu. Búnaðarkostnaður er hár og yfirborðsgrófleiki er hlutfallslega meiri.

Direct Metal Laser Sintering (DMLS): Svipað í grundvallaratriðum og SLM. Sögulega vísaði það til ferla þar sem duftið var aðeins brætt að hluta (hertað), en í dag eru hugtökin DMLS og SLM oft notuð til skiptis í iðnaði. Hentar fyrir fjöl-efnisnotkun eða hylki með aðeins lægri full-bræðslukröfum.

Stýrð orkuútfelling (DED)

Laser Metal Deposition (LMD): Matar málmduft eða vír samtímis á meðan leysir býr til bræðslulaug á undirlaginu eða fyrra lagi og setur efnið út. Gerir kleift að gera viðgerðir á stórum-hlutum, efnaflokkuðum efnum sem eru flokkuð með hagnýtum flokkum og blönduðum sambættum-frádráttarframleiðslu. Útfellingarhlutfall er mun hærra en PBF.

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM): Notar rafboga sem hitagjafa til að bræða málmvír og setja hann lag fyrir lag. Lágur tækjakostnaður, mikil efnisnýting og hentugur fyrir ofur-stór mannvirki í geimferðum, en minni nákvæmni og yfirborðsgæði krefjast venjulega síðari vinnslu.

Sprautun á bindiefni Prenthaus þeytir bindiefni sértækt á málmduftbeðið, bindur duftið til að mynda eitt „grænt“ lag á meðan óbundið duft virkar sem stuðningur. Eftir prentun fer hluturinn í gegnum afbindingu (fjarlæging á bindiefni) og há-hita sinding til að ná endanlegan þéttleika. Ferlið hefur enga hitauppstreymi við prentun, býður upp á mikinn hraða og er hentugur fyrir miðlungs-framleiðslu, þó að hertu rýrnun verði að jafna nákvæmlega upp.

Duftdreifing / efnisfóðrun: Í duft-beðtækni dreifir há-nákvæmni endurhúðunarblað eða vals jafnt lag af málmdufti á byggingarpallinn, sem passar við sneiðþykktina. Duftrennsli og kornastærðardreifing hafa bein áhrif á gæði lagsins. Í stýrðri orkuútfellingu skilar vírgjafa eða koaxial/hliðarduftstútur efni nákvæmlega inn í bræðslupottinn.

Orkuinntak og bráðnun: Geislinn, rafeindageislinn eða boginn skannar efnið meðfram forrituðu leiðinni á miklum hraða, bráðnar það á staðnum eða hertar það til að mynda þunnt lag sem passar nákvæmlega við sneiðarlínuna. Bræðslu-hitastig, stærð og kælihraða er nákvæmlega stjórnað af krafti, skannahraða og blettþvermáli, sem ákvarða örbyggingu og magn galla.

Milli-lagsbinding: Eftir að hverju lagi er lokið lækkar byggingarpallurinn um eitt lagsþykkt (eða duftbeðið hækkar), nýju duftlagi er dreift og bræðsluferlið er endurtekið. Lög eru sameinuð með málmvinnslutengingu til að mynda samfellt þrívíddar -fast efni. Nútímakerfi innihalda oft rauntíma-bræðslu-vöktun með því að nota háhraðamyndavélar, innrauða sjónhimnu eða sjónsneiðmynd.

Stuðningsvirki: Fyrir yfirhengi, göt og stóra hallandi eiginleika verða færanlegar stoðvirki að vera hönnuð til að koma í veg fyrir aflögun eða hrynja undir þyngdarafl við bráðnun. Stuðningshönnun og fjarlæging hefur veruleg áhrif á endanlegan kostnað og yfirborðsgæði.

Eftir-vinnsla er ómissandi áfangi í þrívíddarprentun úr málmi og stendur oft fyrir 30–50% af heildarkostnaði.

Stuðningsfjarlæging og þrif: Stuðningar eru fjarlægðar með vélrænni klippingu, vír EDM, efnaupplausn eða handvirkum aðferðum. Óbrætt duft (duft-beðferli) eða umfram skvetta (DED) er vandlega hreinsað. Duftendurvinnslukerfi gera kleift að endurvinna flest ónotað duft.

Hitameðferð: Álags-afléttun glæðing, lausnarmeðferð, öldrun eða heitt isostatic pressing (HIP) útilokar leifar álags, lokar svitaholum og gerir örbygginguna einsleita, sem bætir hörku, styrk, seigleika og þreytuvirkni verulega. HIP er orðið staðlað ferli fyrir mikilvæga flugrýmishluta.

Yfirborðsmeðferð: Sandblástur, skothreinsun, fæging, rafefnafræðileg fæging, málun eða húðun bætir yfirborðsgæði, dregur úr grófleika og uppfyllir kröfur um samsetningu og útlit.

Vinnsla: Mikilvægar pörunarstærðir, snittari göt og þéttifletir eru kláraðir með CNC vinnslu til að tryggja að endanleg vikmörk standist hönnunarforskriftir. Mörg há-forrit nota blandaða „aukandi + frádráttarleið“ framleiðsluaðferð.

Kostir: Frjáls-framleiðsla á flóknum mannvirkjum án móta, tilvalin til sérsníða og lítið-til-miðlungs rúmmál, mikil-blöndunarframleiðsla. Mikil efnisnýting (duft-ferlar geta farið yfir 90%, mun betri en háu-til-fluguhlutfalli hefðbundinnar títanvinnslu), sem dregur úr sóun á dýrum málmum. Gerir létt hönnun (grindarbyggingu, fínstillingu svæðisfræði) sem uppfyllir tvöfaldar kröfur um þyngdarminnkun og mikil afköst í geimferðum og svipuðum sviðum. Leyfir mikla þéttingu hluta, dregur úr samsetningarskrefum og eykur áreiðanleika.

Takmarkanir: Hár fjármagnskostnaður iðnaðarbúnaðar (hundruð þúsunda til nokkurra milljóna RMB) og tiltölulega hægur byggingarhraði gera tæknina eins og er ekki hentugur fyrir mjög stór-framleiðsla á einföldum hlutum. Þar sem -grófleiki og víddarnákvæmni er yfirleitt lægri en hefðbundin CNC vinnsla og treysta á eftirvinnslu-. Málmduft hefur í för með sér sprengingu, oxun og heilsufarsáhættu, sem krefst strangrar óvirkrar-gasvörn og rykeftirlit. Enn er verið að stækka efnisfjölbreytni og færibreytugagnagrunna- og vottunarferlar eru tiltölulega langir.

Með stafrænu lagi-fyrir-lagsframleiðslu hafa þrívíddarprentarar úr málmi rofið margbreytileikahindranir hefðbundinnar vinnslu og veitt byltingarkenndar lausnir fyrir flugvélar (hreyflaíhluti, gervihnattamannvirki), læknisfræðilegar (sjúklinga-sértækar ígræðslur, skurðaðgerðarleiðbeiningar), verkfæri (samræmdar kælirásir og bílaiðnað), orku,. Með hraðri þróun fjöl-leysikerfa,-snjallrar vöktunar á staðnum, gervigreindar-drifinni ferlahagræðingu og blendingsframleiðslutækni halda áfram að batna skilvirkni, kostnaður og áreiðanleiki. Tæknin flýtir fyrir umskiptum sínum frá hraðri frumgerð í átt að beinni stafrænni framleiðslu og raðframleiðslu og á að verða ómissandi stoð -háþróaðrar búnaðarframleiðslu.