Bagaimana cara menghindari deformasi pemesinan pada bagian logam cetakan 3D?

一, Fase desain: Optimasi topologi menggunakan simulasi tegangan
1. Mensimulasikan distribusi tegangan dan membangun kembali struktur
Sebuah perusahaan yang membuat bilah turbin untuk industri dirgantara menggunakan perangkat lunak Simufact Additive untuk menjalankan simulasi kopling mekanis termal. Mereka mengamati bahwa desain tipikal menunjukkan konsentrasi tegangan di zona transisi akar sudu. Mengubah transisi sudut kanan menjadi transisi sudut membulat dengan radius 5mm dan mengisi area yang tidak menahan tekanan dengan struktur kisi menurunkan puncak tegangan dari 420MPa menjadi 280MPa dan deformasi pencetakan sebesar 62%. Skenario ini menunjukkan bahwa pengoptimalan topologi berdasarkan simulasi dapat menemukan-titik tekanan tinggi terlebih dahulu dan membuat distribusi tegangan merata dengan mengubah struktur.
2. Desain struktur yang cerdas dan mampu menopang
Rumus empiris digunakan dalam desain penyangga tradisional, yang dapat dengan mudah menyebabkan panas menumpuk di satu area. Perangkat lunak VoxelDance Engineering dari Manga Technology menggunakan teknologi kompensasi deformasi pemindaian untuk secara otomatis membuat struktur pendukung yang sesuai dengan bentuk bagian-bagiannya. Metode ini meningkatkan kepadatan distribusi dukungan saat mencetak gagang sambungan buatan di perusahaan peralatan medis. Ini memotong kedalaman kerusakan permukaan yang disebabkan oleh pelepasan penyangga setelah sintering dari 0,3 mm menjadi 0,05 mm dan memotong jumlah bahan penyangga yang dibutuhkan sebesar 30%.
3. Membangun model untuk kompensasi pra-deformasi
Untuk badan katup hidraulik penerbangan yang memerlukan akurasi hingga ± 0,02 mm, Platinum Technology Company menggunakan proses-loop tertutup yang disebut "pencetakan kompensasi pemindaian". Dalam proses ini, model asli dicetak dengan baja tahan karat 316L, dan pemindai ATOS Triple Scan 3D mendapatkan data deformasi aktual. Data ini kemudian digunakan untuk membuat model pra-deformasi terbalik di perangkat lunak Magics. Setelah dua putaran koreksi, toleransi dimensi penting suku cadang berubah dari ± 0,15 mm menjadi ± 0,03 mm, yang merupakan kebutuhan standar penerbangan.
2, Tahap proses: Kontrol kolaboratif beberapa parameter
1. Mengubah pengaturan laser dengan cepat
Peralatan Huashu High Tech FS200M secara dinamis mengubah kekuatan laser dan kecepatan pemindaian saat mencetak ruang bakar mesin tertentu dengan mengawasi bidang suhu kolam cair secara real time. Pada area ketebalan dinding 3mm digunakan parameter 800W/1200mm/s, dan pada area ketebalan dinding 0,8mm digunakan parameter 600W/800mm/s. Penyesuaian parameter partisi ini mengurangi masukan panas pada bagian berdinding tipis sebesar 40% dan tegangan sisa sebesar 55%. Ini juga memperbaiki masalah deformasi sintering pada struktur kantilever 0,5 mm.
2. Memperbaiki prosedur peletakan bedak
Peralatan EOS M 400-4 menggunakan teknologi penyebaran bubuk adaptif untuk menangani pengaruh ketebalan lapisan bubuk pada deformasi. Ini menjaga ketebalan lapisan pada 40 μm di wilayah pendukung dan mengubahnya secara dinamis menjadi 25 μm di area permukaan bentuk bebas. Data pengujian menunjukkan bahwa pendekatan ini memotong ketidaksejajaran antar lapisan pada bagian berdinding tipis dari 0,12 mm menjadi 0,03 mm dan meningkatkan nilai Ra kekasaran permukaan dari 12,5 μm menjadi 6,3 μm.
3. Pengendalian atmosfer melalui gas inert
Perangkat Platinum BLT-S800 menjaga tingkat udara dan kelembapan tetap rendah (kurang dari 10% RH dan 50ppm) saat mencetak implan ortopedi paduan titanium. Hal ini dilakukan dengan menggunakan sistem kontrol-loop tertutup. Eksperimen yang membandingkan lingkungan berbeda menunjukkan bahwa lingkungan ini dapat menurunkan laju oksidasi bubuk dari 0,8% menjadi 0,15%. Hal ini memecahkan masalah lapisan oksida yang mempersulit penyambungan lapisan dan membuat komponen menjadi 18% lebih kuat.
3,Tahap-pemrosesan adalah saat cacat diperbaiki dan kinerja ditingkatkan.
1. Perawatan densifikasi pengepresan isostatik panas (HIP).
Sebuah bisnis mesin penerbangan tertentu menggunakan peralatan pengepres isostatik panas QIH-15L untuk mengerjakan suku cadang paduan suhu tinggi Inconel 718. Menjaga komponen pada suhu 1200 derajat /150MPa selama 4 jam menjadikannya lebih padat (dari 99,2% menjadi 99,98%) dan mengurangi pori-pori (dari 0,3% menjadi 0,002%). Umur kelelahan bagian yang diproses tiga kali lebih lama, dan cacat mikroretak yang terbentuk selama proses sintering hilang sama sekali.
2. Proses perlakuan panas gradien
Untuk badan katup hidraulik baja tahan karat 316L, lakukan tiga-proses perlakuan panas: anil pelepas stres pada suhu 550 derajat selama 2 jam, perlakuan larutan pada suhu 1050 derajat selama 1 jam, dan perlakuan penuaan pada suhu 480 derajat selama 4 jam. Prosedur ini membuat komponen menjadi lebih keras, dari 180HV ke 280HV, dan menurunkan tegangan sisa, dari 320MPa ke 80MPa. Ini memperbaiki masalah pantulan dimensi setelah pemesinan.
3. Teknologi untuk menghilangkan dukungan cerdas
Pada peralatan DMG MORI LASERTEC 65 3D, pusat permesinan linkage lima sumbu digunakan untuk menghilangkan penyangga: gaya pemotongan dipantau secara waktu nyata melalui sistem Kontrol Gaya, dan laju pengumpanan disesuaikan secara otomatis. Pengujian telah menunjukkan bahwa teknologi ini membuat 40% lebih mudah untuk menghilangkan dukungan, dan menjaga kedalaman kerusakan permukaan dalam 0,02 mm, yang merupakan hal yang dibutuhkan oleh komponen penerbangan agar tetap utuh.