Как да премахна вътрешни поддържащи структури при последваща-обработка?

一, Подобряване на дизайна на поддържащата структура: преминаване от „пасивно отстраняване“ към „активна превенция“
1. Интелигентен начин за планиране на оформлението на поддръжката
Конструкциите с решетка или колона са често срещани в традиционните поддържащи системи, въпреки че могат да оставят остатъци от прах и да повредят повърхността. Модерният дизайн помага за оптимизиране на оформленията със софтуерни алгоритми, като:
Диагонална опора: Диагонална опора от 45 градуса се използва за свързване на части и платформи за печат в сложни конструкции като тръбопроводи. Това намалява броя на точките за контакт и прави пост{2}}обработката по-лесна.
Дизайн на точката на счупване: Добавяне на елементи във формата на пясъчен часовник или-зъб при връзката между опората и секциите за създаване на „контролируема фрактура“ чрез предварително-настроени слаби точки. Това спира повърхностните вдлъбнатини, които могат да се появят при редовно рязане.
Поддръжка за регионализация: Използване на софтуер за увеличаване на проектираната площ на опората и фокусиране върху по-малко важни региони (такива равнини вместо повърхности), което намалява влиянието върху функционалните повърхности.
2. Стратегия за диференциране на материалите
Технологията за електрохимично отстраняване, предложена от Държавния университет на Аризона, постига „не-разрушително отстраняване“ чрез селективно корозиране на поддържащи материали (като въглеродна стомана), като същевременно запазва основното тяло на компонента (като неръждаема стомана). Тази технология трябва да отговаря на следните критерии:
Разликата в електрохимичния потенциал между поддържащия материал и материала на компонента трябва да бъде по-голяма от 0,2 V. Електролитният разтвор трябва да има висока селективност (например скоростта на корозия на въглеродна стомана в система азотна киселина+кислород трябва да бъде повече от 100 пъти по-висока от тази на неръждаема стомана). Времето за реакция трябва да се контролира, за да се предотврати твърде силна корозия.
2, Старият начин да се отървете от нещата беше да намерите баланс между механична обработка и химическа обработка.
1. Технология за механично премахване на нещата
Ръчни инструменти като клещи, ножици и пили работят добре върху прости конструкции, но те могат да изстържат повърхността на частите. Например, докато се сваля опората на определена перка на авиационен двигател, остатъкът от опора с дебелина 0,5 mm трябва да се полира на ръка, което може да отнеме до четири часа за всяко парче.
Лентов трион и рязане на тел: Електроразрядното рязане на тел (EDM) може да раздели нещата с много висока точност, но струва много. Скоростта на рязане на лентовия трион се е повишила с 30%, но долната равнина трябва да бъде обработена отново, за да се поправи.
Обработка чрез пясъкоструене: Използването на пясъчни частици от алуминиев оксид под високо{0}}налягане за удряне на повърхността може да премахне както остатъците от опора, така и оксидните слоеве едновременно, но може също така да скрие дефекти като микропукнатини.
2. Технология за химическа корозия
Киселинният разтвор, като смес от флуороводородна киселина и азотна киселина, може да ерозира опорите от титанова сплав. Въпреки това, температурата (по-малко от 40 градуса по Целзий) и времето (по-малко от 15 минути) трябва да се управляват внимателно, в противен случай компонентите биха станали по-груби на повърхността.
Разтвор с основа: Разтворът на натриев хидроксид е добър за основа-на основа на алуминий, но трябва да се неутрализира след това, за да се спре водородната крехкост.
Електрохимично полиране: Този процес премахва остатъците от носителя чрез анодно разтваряне и прави повърхността по-гладка (стойността на Ra може да бъде намалена до по-малко от 0,2 μm), но оборудването е доста скъпо.
3, Fusion: Автоматизирано решение, използващо роботи и AI
1. Роботи в помощ на системата
Solukon в Германия направи системата SFM-AT800, която използва следните технологии за автоматизирано отстраняване:
Управление на много{0}}осни връзки: 6-осният робот има режещи глави, ъглошлайфи и друго оборудване, което му позволява да работи със сложни вътрешни системи.
Променете обратната връзка за силата:-наблюдение в реално време на силата на рязане (<5N) and automatic adjustment of feed speed to avoid damage to the part;
Модул за рециклиране на прах: Вградена прахосмукачка с отрицателно налягане, която рециклира 98% от материалите, които събира, което намалява отпадъците.
2. AI-подобрение на процеса
Системата Rivelin Robotics NetShape в Обединеното кралство използва алгоритми за машинно обучение:
Прогноза за дефект: Използвайте минали данни, за да конструирате модел на остатъчно разпределение, така че да можете да планирате най-добрия начин за отстраняване на дефекта преди време;
Адаптиране на инструмента: Промяна на параметрите на рязане (скорост, скорост на подаване) автоматично в зависимост от твърдостта на материала (например Inconel 718 срещу алуминиева сплав);
Добър контрол-затворен цикъл: 3D сканирането може да ви каже колко грапава е повърхността в реално време и можете да промените времето за полиране в движение.
4, Нови технологии: от "премахване" до "неподдържано" производство
1. Дизайн за оптимизация на топологията
Използването на софтуер като Altair OptiStruct може да помогне да се направят структурите по-здрави, като същевременно се намали количеството подкрепа, от която се нуждаят. Оптимизирането на топологията например намали обема на поддръжката на дадена сателитна група с 60% и времето, необходимо за обработката му, с една-трета от първоначалния му размер.
2. Технология за поддържане на течен метал
ExOne в Съединените щати излезе със система за поддържане на течен калай, която запълва областта, върху която се печата, с течен метал. След отпечатването се нагрява до 232 градуса, за да се разтопи калайът и да се остави да изтече, което се нарича „отстраняване без остатък“. Този метод е бил използван за направата на самолетни части от титаниева сплав и е улеснил десет пъти премахването на опората.
3. Печат с помощта на магнитно поле
Технологията за магнитен прах, създадена от Масачузетския технологичен институт, използва външно магнитно поле, за да регулира начина, по който не{0}}магнитният метален прах се разпръсква, създавайки временна опорна структура в зоната, която е окачена. След отпечатване използвайте обратно магнитно поле, за да помогнете на праха да се отдели автоматично. Това работи добре с материали, които реагират на магнити, включително кобалтово-хромови сплави.
5, Проблеми и добри практики в бранша
1. Анализ на типичен случай
В космическата индустрия GE Aviation намали времето, необходимо за обработка на горивните дюзи на двигателя LEAP, от 72 часа на 8 часа чрез автоматизиране на системата. Това увеличи годишния производствен капацитет с 15 пъти.
Stryker използва техника за електрохимично отстраняване за третиране на чашките на ацетабулума, което намалява процента на остатъчна опора от 3% на 0,05%. Това отговаря на строгите стандарти на FDA за освобождаване на метални йони.
2. Основни проблеми
Баланс на разходите: Възвръщаемостта на инвестицията за оборудване за автоматизация може да отнеме до 5 години, а малките и средни-предприятия все още вършат много работа на ръка.
Ограничения на материалите: Електрохимичната технология може да се използва само с определени комбинации от материали и трябва да бъде по-гъвкава;
Прецизен контрол: Дори ако вече не е възможно да се поддържат сложни вътрешни системи като охлаждащи канали, все още е необходима физическа намеса.