Frá hefðbundinni frádráttarframleiðslu til nýrrar aukefnaframleiðslu, mismunandi málmframleiðslu og vinnsluaðferðir hafa veruleg áhrif á efnisgerð og vélræna eiginleika lokaafurðarinnar. Áhrif hefðbundinna framleiðsluaðferða á vélræna eiginleika málma hafa verið almennt viðurkennd, en sambandið milli aukefnaframleiðsluferla og vörueiginleika er nokkuð flókið og er mikilvægt viðfangsefni á rannsóknarsviðinu.
Meðal margra rannsókna eru áhrif truflunar á þrívíddarprentunarferli á örbyggingu og eiginleika málmsframleiddra hluta sess efnis. Aukaframleiðsluferlar treysta á stöðugt prentun efnis lag fyrir lag, með ströngum bræðslu- og storknunarkröfum. Þegar prentunarferlið er rofið truflast varmafræðin sem stjórnar bindingarstyrk og gallamyndun innan lagsins. Búist er við að truflanir í framleiðsluferlum aukefna hafi áhrif á tengingu milli laga, sem komi í veg fyrir þróun samræmdrar örbyggingar og vélrænna eiginleika málmhluta.
Jafnvel án þess að huga að truflunum á ferlinu er augljóst pláss fyrir umbætur í framleiðslu á aukefna í málmi hvað varðar víddarnákvæmni og efniseiginleika. Við þrívíddarprentun ákvarðar storknunarhvarfafræði og millilaga tenging kornabyggingu og vélrænni eiginleika hlutarins, sem stjórnast af hitastigum, kælihraða og hitauppstreymi. Þó að erfitt sé að stjórna samrunaferlið fyrir þrívíddarprentun, er hægt að fínstilla þessa þætti með stöðugri og samfelldri útfellingu og hitauppstreymi.
Hins vegar, meðan á 3D prentun stendur, geta vinnslutruflanir átt sér stað vegna mögulegrar þörf á að fella inn vöktunarþætti (svo sem skynjara, stýrisbúnað og orkuöflunartæki), fylla á efni, breyta framleiðsluáætlun o.s.frv. Að auki geta vinnslutruflanir einnig átt sér stað vegna rafmagnsleysis og vélarbilana. Þegar prentunarferlið er rofið mun prentaði hlutinn smám saman kólna, sem leiðir til útlits galla og ósamstæðra örbygginga vegna truflana á hitauppstreymi og óreglulegra hitauppstreymis. Þar af leiðandi eru vélrænni eiginleikar lokaafurðarinnar í hættu. Mögulegir gallar eru skortur á samruna, skráargatshrun, grop, storknunarsprungur, sprungur í föstu formi, lélegur styrkleiki milli lagna/yfirborðsbindingar, ófullkomin bindiefnislosun o.s.frv.
Áhrif truflana á ferlinu á heildarafköst þrívíddarprentunarhluta
Í flestum málmþrívíddarprentunarferlum birtast vinnslutruflanir með sýnilegum lit á samskeytum, sem kallast „ferlismerki“. Á rofnum svæðum sýnanna sem rannsakað var eru bæði litabreytingar vegna hitaáhrifa og gallar í hlutanum til staðar. Sýnilegir gallar geta verið viðvarandi meðfram ferlisrofslínum og búist er við að þeir hafi neikvæð áhrif á vélræna eiginleika sýnanna. Til að kanna frekar sýnin og sneið sýnin voru gerðar NDT tilraunir til að meta frekar hugsanlegar breytingar á efnisgerð og vélrænni eiginleikum fyrir og eftir stöðvun ferlis.
Vísindamenn frá háskólanum í Jórdaníu hafa rannsakað truflanir á ferlinu við framleiðslu á aukefni í bogavír. Þeir tóku 130×17×150 mm hluta sem rannsóknarhlut og notuðu Ti-6Al-4V til prentunar. Eftir 8 klukkustundir og mótun náði hæð 120 mm, prentun var rofin og prentunarferlið var hafið aftur eftir að dauður tíminn stóð í 6 klukkustundir. Á þessum tíma kólnar mótaði hluti niður í stofuhita.
Sýnishorn prentuð af vísindamönnum er hægt að skera út til greiningar
Breytingar á varmasögu hlutans gætu hafa haft áhrif á myndun kornbyggingarinnar. Helsti munurinn á örbyggingu á venjulegum og truflunum framleiðsluferlissvæðum er stærð kornanna. Þó að kornastærð sýnanna sé nokkuð jöfn við venjulegar vinnsluaðstæður, voru sýnin frá svæðinu þar sem ferlið var rofið með ójafna kornastærð. Áferðar- og kornastærðarmunur í venjulegu ferli og truflun á vinnslusvæðum voru helstu niðurstöður smásjármatsins. Þar að auki, vegna víxlverkunar aðstæðna áður settra laga og víxlverkunar nýja útfellingarferlisins, geta storknunarskilyrði (svo sem lögun suðulaugar og vaxtarhraði), hitastigshalli og kælihraði hafa breyst, og vélbúnaður gallamyndunar mun einnig hafa áhrif.
Sjáanlegir gallar á ferli truflunarlínum
Prófanir með resonant ultrasonic spectroscopy leiddi í ljós mikilvægar breytingar á heilleika hluta; prófun á nanómekanískum eiginleikum fann lækkun á stuðli og hörkugildum Young á svæðum þar sem ferlið var truflað; Tölvusneiðmyndataka í röntgen leiddi í ljós fjölda galla sem voru á truflunum svæðum meira og stærri að stærð en hin svæðin; veruleg merkjadempun og bakdreifing eru sýnd í ómskoðunarmerkinu.
CT mynd af svæðinu þar sem ferlið var rofið
Prófun á efniseiginleikum komst að þeirri niðurstöðu að ferlisrofið hefði veruleg áhrif á frumefni og vélræna eiginleika hlutans. Uppbygging korna, áferð og gallamagn sýna sem framleidd voru við eða eftir rofna svæðið virtist vera frábrugðið sýnum sem ekki urðu fyrir neinni truflun á ferli eða voru áður prentuð. Einkum er styrkur og heilleiki hlutans lægri á rofnu svæðinu; og stærð og dreifing galla á rofnu svæðinu eru mun meiri.
Ferlistruflanir hvetja til endurframleiðslu og viðgerða á þrívíddarprentun
Þar sem sýnt hefur verið fram á að stærð og dreifing galla eins og sprungna og gljúpa breytir verulega burðarvirki og efniseiginleikum framleiddra hluta, getur truflun verið mikilvægt svæði sem hefur áhrif á öryggi heildarbyggingarinnar. Þetta er sérstaklega mikilvægt þegar hugað er að einhvers konar röskun á ferli, sérstaklega endurframleiðsluferli eða viðgerð með aukinni framleiðslu.
Af þessum sökum, þegar þessir íhlutir eru notaðir sem mikilvægir hlutir í geimferðum, læknisfræði og flutningum, gæti gæðatryggingarferlið þessara íhluta verið háð strangari gæðaprófunum og óeyðileggjandi prófunum. Hægt er að draga úr alvarleika og galladreifingu á svæðum sem trufla vinnslu með sumum ferlum fyrir og eftir framleiðslu. Forhitun hlutans í framleiðsluhitastig áður en ferlið er endurræst eftir truflun dregur úr áhrifum hitaáfalls og streitu og dregur úr myndun galla og sprungna. Hvað varðar eftirvinnslu, geta nokkur úrræði eins og hitameðhöndlunarferli eða heitt jafnstöðupressun (HIP) hjálpað til við að bæta heilleika og frammistöðu hluta. Þessar fyrirhuguðu sjónarmið verða að rannsaka í framtíðarrannsóknum til að ákvarða nákvæmlega hæfi og áhrif á gæði lokasamsetningar.