Apakah dukungan desain akan memengaruhi-biaya pascapemrosesan?

1. Ide dasar yang mendukung hubungan antara desain dan biaya
Desain dukungan pencetakan 3D logam perlu menemukan kompromi antara "pencetakan stabil" dan "efisiensi biaya". Ide utama di baliknya terkait langsung dengan biaya pasca-pemrosesan:
Ide dibalik pembatasan area kontak
Ada tiga jenis kontak antara penyangga dan bagian: kontak permukaan, kontak garis, dan kontak titik. Kontak permukaan dapat membuat segalanya lebih stabil, namun membuat-pemrosesan menjadi jauh lebih sulit. Misalnya, braket penerbangan paduan titanium dengan desain kontak permukaan memiliki luas penyangga sisa sebesar 12cm², yang memerlukan pemolesan manual selama 5 jam untuk memenuhi persyaratan kekasaran permukaan Ra1,6 μm. Dengan desain kontak titik, luas sisa hanya 2,3cm², dan waktu pemolesan mekanis hanya 40 menit. Hasil kerja Suzhou Tianhong Laser menunjukkan bahwa untuk setiap penurunan 1 cm² pada area kontak, waktu yang diperlukan untuk-pemrosesan pasca dapat dipangkas sebesar 15% hingga 20%.
Kontrol yang tepat dari sudut kritis
berbagai proses memiliki sudut suspensi kritis yang berbeda-beda: Proses SLM biasanya memerlukan dukungan untuk struktur yang digantung pada suhu kurang dari 30 derajat, sedangkan proses EBM dapat melonggarkan sudut kritis hingga 35 derajat karena meleleh pada suhu tinggi. Metode pemindaian adaptif Leiming Laser memungkinkan pencetakan struktur tersuspensi tanpa dukungan pada sudut kecil 5 derajat hingga 35 derajat dengan mengubah kepadatan daya laser dengan cepat. Hal ini mengurangi jumlah bahan pendukung yang dibutuhkan sebesar 78% dan biaya pasca-pemrosesan sebesar 65%.
Ide untuk menghemat bahan
Harga bubuk logam bisa mencapai ribuan yuan per kilogram, dan pemborosan bahan pendukung akan segera menaikkan harga. Dengan menggunakan paduan berbasis nikel-Inconel 718 sebagai contoh, desain penyangga standar menghasilkan tingkat pemborosan hingga 18%, sedangkan struktur pendukung seperti pohon yang diciptakan oleh pengoptimalan topologi dapat menjaga tingkat pemborosan di bawah 5%. Contoh suku cadang mesin pesawat terbang menggambarkan bahwa desain pendukung yang ditingkatkan memangkas biaya satu bahan dari 2.300 yuan menjadi 850 yuan, penurunan sebesar 63%.
2. Elemen kunci yang mendukung biaya-pasca-pemrosesan yang didorong oleh desain
Mendukung risiko cedera fisik yang berkepanjangan
Cacat jaringan dapat terjadi ketika penyangga dan antarmuka komponen mempunyai jumlah tekanan termal yang berbeda. Saat mencetak dengan baja tahan karat 316L, kristal berbentuk kolom kasar dapat terbentuk di tempat penyangga kisi bertemu dengan benda padat. Hal ini menjadikan area tersebut 15% hingga 20% lebih lembut dan mengurangi umur kelelahan sebesar 40%. Untuk menghilangkan bahaya tersembunyi ini, prosedur perlakuan panas harus lebih lama, yang berarti biaya pasca-pemrosesan satu potong akan naik sebesar 120 hingga 180 yuan.
Masalah dalam membuat dukungan struktural yang rumit dapat diakses
Piringan turbin pada mesin penerbangan memiliki diameter saluran dalam hanya 2 mm. Desain penyangga standar menyebabkan bagian saluran terdistorsi lebih dari 8%, yang perlu diperbaiki melalui pelarutan elektrokimia. Teknik ini memerlukan larutan asam nitrat 41% berat untuk diolah pada suhu 80 derajat selama 6 jam. Biaya satu agen adalah 350 yuan, dan ada kemungkinan keseragaman korosi.
Biaya tersembunyi karena harus melakukan sesuatu dengan tangan
Data dari lini produksi otomatis BMW IDAM menunjukkan bahwa intervensi manual masih diperlukan untuk membantu proses penghapusan, yang memakan waktu 35% dari total jam-pemrosesan. Biaya tenaga kerja mencapai 2,8 juta yuan per tahun untuk lini produksi yang menghasilkan 10.000 buah per tahun. Sistem robot NetShape Rivelin Robotics menggunakan kontrol umpan balik gaya untuk mencapai akurasi gaya kontak tingkat 0,1N. Hal ini mengurangi kebutuhan intervensi manual menjadi kurang dari 5% dan menghemat lebih dari 2 juta yuan per tahun.
3. Strategi di garis depan yang membantu optimasi desain
Struktur yang dapat berdiri sendiri berkat desain generatif
Dengan bantuan teknik pembelajaran mesin, perangkat lunak Autodesk Netfabb dapat secara otomatis membangun struktur pendukung kisi biomimetik. Metode ini mengurangi berat braket satelit sebesar 85% dan menghilangkan kebutuhan akan dukungan tradisional. Hal ini juga mengubah prosedur pasca-pemrosesan dari pemrosesan mekanis menjadi perlakuan panas sederhana dan memotong biaya satu potong sebesar 1.200 yuan.
Bekerja sama untuk menghasilkan ide-ide baru untuk sistem multi-material
Teknologi penyangga bimetalik Belgian Materialise menggunakan fakta bahwa Inconel 718 dan besi murni teroksidasi pada laju berbeda pada suhu 800 derajat untuk melepaskan penyangga secara otomatis. Metode ini memotong jumlah dukungan yang tersisa menjadi kurang dari 0,01 mm, memotong waktu yang dibutuhkan untuk pasca-pemrosesan dari 48 jam menjadi 8 jam, dan menghemat 650 yuan per buah.
Kontrol loop tertutup dari pelacakan proses
Kamera-berkecepatan tinggi dan sensor inframerah dalam sistem Siemens Process Sight mengawasi bentuk kolam cair secara real-time. Jika ada kemungkinan dukungan tidak cukup, pengaturan laser diubah secara otomatis atau dukungan tambahan dibuat. Saat mencetak bagian saluran aliran yang rumit, teknologi ini memotong tingkat cacat karena dukungan dari 18% menjadi 0,3%, sehingga menghemat biaya pengerjaan ulang lebih dari 500.000 yuan per tahun.