Bagaimana cara mencapai-perakitan presisi tinggi setelah pencetakan 3D logam?

1. Pengoptimalan desain: Hentikan kesalahan perakitan sebelum terjadi.
Distribusi kompensasi dan toleransi yang dinamis
Berdasarkan karakteristik proses pencetakan (misalnya, akurasi SLM ± 0,05 mm dan EBM ± 0,1 mm), berikan ruang untuk toleransi perakitan pada tahap model 3D. Misalnya, permukaan tempat bertemunya bilah turbin dan piringan mesin pesawat terbang harus dijaga dalam toleransi ± 0,02 mm. Fungsi "ekspansi horizontal" dapat digunakan untuk mengimbangi penyusutan material selama pencetakan (misalnya, tingkat penyusutan paduan titanium sekitar 0,8%). Perangkat lunak simulasi VoxelDance Engineering membantu Perusahaan Manufaktur Aditif Guangzhou Ruitong meningkatkan kompensasi deformasi implan gigi. Hal ini menurunkan deformasi cincin pemosisian dari 0,3 mm menjadi 0,1 mm, yang memperbaiki masalah akurasi perakitan.
Antarmuka standar dan desain modular
Menggunakan metode sambungan konvensional seperti sambungan antarmuka USB dan-struktur tanggam dan duri bergaya Lego untuk mempermudah perakitan. Misalnya, model balap OpenRC F1 memiliki antarmuka standar yang memudahkan pengguna mengganti komponen seperti ban dan sirip ekor. Untuk konstruksi yang rumit, mereka dapat dipecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan terpisah (seperti sambungan, sambungan, dan cangkang lengan robot) yang dapat dicetak dan disatukan secara terpisah. Hal ini mempermudah perbaikan dan peningkatan di kemudian hari.
Mendukung pengoptimalan dan penyambungan{0}}pencetakan menghadap ke bawah
Gunakan permukaan yang akan disambung sebagai alas pencetakan, dan gunakan kerataan lapisan pertama agar penyambungan lebih akurat. Misalnya, saat mencetak dua model setengah lingkaran, menghadap ke bawah dapat membuat jahitan tidak terlalu terpengaruh oleh pelapisan. Mengurangi area kontak dengan kisi atau penyangga berbentuk kerucut akan memudahkan pelepasannya setelahnya. Misalnya, barang yang terbuat dari baja tahan karat 316L menggunakan teknik pemindaian kotak-kotak dan pemindaian offset kontur untuk membuat permukaannya tidak terlalu kasar, mulai dari Ra12 μm hingga Ra3,2 μm.
2. Kontrol proses: manajemen pengaturan pencetakan yang akurat
Mengoptimalkan kepadatan energi
Anda dapat mengatur bentuk kolam cair dengan mengubah kekuatan laser, kecepatan pemindaian, dan ketebalan lapisan. Hal ini dapat membantu mencegah masalah seperti spheroidisasi dan fusi tidak sempurna. Misalnya, kepadatan energi paduan titanium Ti6Al4V harus dijaga antara 60 dan 120 J/mm³. Jika dayanya terlalu rendah atau kecepatannya terlalu cepat, gaya ikatan antar lapisan mungkin tidak cukup kuat. Jika kepadatan energi terlalu tinggi, hal ini dapat menyebabkan retak tegangan termal.
Menjaga udara tetap bersih dan suhunya tepat
Untuk menjaga logam agar tidak teroksidasi,-gas argon atau nitrogen dengan kemurnian tinggi (dengan kadar oksigen kurang dari 0,1%) ditambahkan di setiap langkah. Misalnya, memanaskan media hingga 150–200 derajat sebelum mencetak paduan aluminium AlSi10Mg membantu menurunkan tekanan termal dan menghentikan lengkungan. Selain itu, penggunaan teknologi pemindaian kolaboratif multi-balok dapat menyebarkan masukan panas secara merata dan menurunkan tegangan sisa.
Memantau secara online dan memberikan umpan balik secara tertutup
Termometer inframerah yang digunakan, kamera kolam lelehan, dan sensor lainnya untuk mengawasi bidang suhu dan bentuk kolam lelehan secara real time saat mencetak. Misalnya, sebuah perusahaan menggunakan algoritma AI untuk melihat perubahan lebar kolam lelehan, secara otomatis memvariasikan kekuatan laser, dan menurunkan porositas dari 0,5% menjadi kurang dari 0,1%, yang sangat meningkatkan kepadatan material.
3. Teknologi pasca-pemrosesan: menjadikan permukaan lebih baik dan mempertahankan bentuknya.
Perlakuan panas menghilangkan stres di dalam material.
Annealing, seperti memanaskan paduan titanium dalam argon pada suhu 800 derajat selama dua jam, dapat menghilangkan tegangan sisa yang menumpuk selama pencetakan dan menghentikan distorsi selama perakitan. Quenching dan temper dapat digunakan untuk membuat-bagian berkekuatan tinggi menjadi lebih keras dan tangguh. Bagian paduan suhu tinggi-berbasis nikel-yang telah diberi perlakuan dengan pengepresan isostatik panas (HIP) adalah contohnya. Kepadatannya hampir 100%, dan kekuatan lelahnya meningkat lebih dari 30%.
Pemesinan presisi dan perawatan permukaan dilakukan oleh mesin
Pemesinan CNC: Untuk permukaan fungsional seperti permukaan kawin bantalan, sisakan jarak 0,1–0,3 mm. Gunakan perkakas mesin CNC linkage lima-sumbu untuk mencapai persyaratan kerataan 0,02 mm dan kekasaran Ra3.2 yang presisi.
Pemolesan elektrolitik adalah proses yang menggunakan prinsip elektrokimia untuk menghilangkan benjolan kecil pada permukaan bagian paduan aluminium. Hal ini menurunkan kekasaran permukaan dari Ra6 μm ​​menjadi Ra0,2 μm dan menciptakan lapisan pasivasi yang membuat komponen lebih tahan terhadap korosi.
Menggunakan Al₂ O3 atau manik-manik kaca untuk menghantam permukaan dengan kecepatan tinggi, perawatan sandblasting menghilangkan sisa bubuk dan membuat permukaan terlihat lebih konsisten. Misalnya, sebuah perusahaan tertentu menggunakan sandblasting untuk menyesuaikan kekasaran permukaan implan paduan titanium cetakan 3D-hingga Ra1,6 μm, yang membantu sel-sel tulang menempel pada implan tersebut.
Kompensasi deformasi didorong oleh simulasi
Anda dapat menggunakan perangkat lunak seperti VoxelDance Engineering untuk mensimulasikan keseluruhan proses pencetakan, menebak bagaimana keadaan akan berubah, dan membuat model sebagai kompensasi. Sebuah perusahaan tertentu, misalnya, memotong deformasi komponen setelah penyesuaian simulasi dari 0,5 mm menjadi 0,05 mm untuk nozel bahan bakar mesin penerbangan dan membuat jarak perakitan lebih merata sebesar 80%.
4. Rencana untuk menyusun segala sesuatunya: Memastikan semuanya sudah benar secara teratur
Sebuah platform untuk merakit benda-benda yang sangat kaku
Menggunakan{0}}basis kekakuan tinggi, sistem transmisi dan pemandu yang presisi, serta desain terintegrasi untuk mengurangi efek deformasi peralatan pada koaksialitas perakitan. Misalnya, di jalur perakitan motor robot humanoid, desain adaptasi lingkungan (seperti menjaga suhu tetap konsisten) digunakan untuk mengurangi jumlah kesalahan sistem.
Perakitan untuk pemosisian visual dan kontrol gaya
Tambahkan sistem-penglihatan presisi tinggi untuk menemukan posisi dan arah bagian penting seperti stator dan rotor, dan memperbaiki kesalahan yang dilakukan selama perakitan. Pada saat yang sama, sensor kontrol gaya terintegrasi ditempatkan di bagian akhir untuk mengawasi perubahan gaya dan torsi secara real time di beberapa arah, sehingga memungkinkan "penyisipan fleksibel". Misalnya, sebuah perusahaan menggunakan teknologi kontrol gaya untuk menjaga rakitan motor dan gaya tekan agar tidak berubah lebih dari ± 5N, sehingga bantalan tidak patah.
Umpan balik dalam loop tertutup dan kapasitas untuk melacak data
Mengumpulkan data tekanan, perpindahan, torsi, dan faktor lainnya secara real time selama proses perakitan dan membandingkannya dengan jendela proses yang telah ditentukan. Sistem akan secara otomatis membunyikan alarm atau mengambil tindakan jika terjadi kesalahan. Misalnya, satu perusahaan membuat catatan proses perakitan terpisah untuk setiap motor robot humanoid, menyediakan kontrol proses statistik (SPC) dan penelusuran kualitas, serta membuat konsistensi batch lebih baik dari 99,9%.
5. Kasus dan tren industri yang diharapkan
Bidang dirgantara
GE Aviation menggunakan teknologi SLM untuk mencetak nozel bahan bakar untuk mesin LEAP. Ini menggabungkan 20 buah menjadi satu, menjadikannya 25% lebih ringan dan tahan 5 kali lebih lama. Berkat kontrol gabungan optimasi parameter pencetakan dan pemesinan presisi CNC, akurasi perakitannya ± 0,01 mm.
Bidang implan medis
Johnson&Johnson DePuy Synthes menggunakan cangkir asetabular paduan titanium cetakan 3D untuk menjaga permukaan tetap halus di bawah Ra0,8 μm menggunakan pemolesan elektrolitik. Hal ini, bersama dengan desain struktur berpori, mempercepat perkembangan tulang sebesar 40%.