Едно от прецизните предизвикателства на технологията за 3D печат на метал
Едно от основните предимства на технологиите за 3D печат на метал е неговата голяма прецизност. Неговата точност теоретично може да бъде 0.01 милиметра или дори по-добра. При практическа употреба обаче общата точност на размерите е в рамките на ± 0.1mm/100mm, с ограничение от ± 0.05mm; прецизността на основното оборудване често се контролира в рамките на 0,05 милиметра. Въпреки че тази степен на точност вече е наистина висока, в някои конкретни ситуации на приложение все още е необходима повече точност, за да се удовлетворят критериите за проектиране.
Лазерната стабилност, скоростта на сканиране, дебелината на праховия слой и т.н. влияят върху прецизността на оборудването за 3D печат на метал, наред с други елементи. Взаимодействието между тези елементи прави предизвикателство да се повиши още повече точността на общото оборудване.
Въздействието на механичните характеристики: Термичните и физическите характеристики на различните метални материали се различават значително; тези фактори включват точка на топене и коефициент на топлинно разширение, които могат да повлияят на точността по време на процеса на печат. Например, някои материали са склонни към термичен стрес по време на процеса на топене, което причинява деформация или счупване на компонента.
Множество параметри на процеса - включително мощност на лазера, скорост на сканиране, дебелина на слоя, размер на праховите частици и т.н. - се използват в металния 3D печат. Прецизният контрол зависи от оптимизирането на тези характеристики; въпреки това, на практика понякога е предизвикателство да се идентифицира идеалната смес, така че следват вариации в прецизността.
Не само прецизността е важна за качеството на металните 3D отпечатани компоненти, но и няколко други фактора, включително качество на повърхността, вътрешни дефекти, механични характеристики. Контролът на качеството на тези региони създава и други трудности.
Контрол на качеството на повърхността: Вариациите в дебелината на слоя прах, пътя на лазерно сканиране и технологиите за последваща обработка влияят върху качеството на повърхността на метални 3D отпечатани части. Директно въздействие върху външния вид и производителността на компонентите са грапавостта на повърхността, вълнообразността и други индикатори.
Металните 3D отпечатани компоненти могат да съдържат вътрешни дефекти, включително счупвания, включвания и пори, които сериозно компрометират механичните характеристики и експлоатационния живот на компонентите. Конвенционалните техники за безразрушителен тест, включително рентгенови тестове, ултразвукови тестове и т.н. срещат трудности и ниска точност при идентифицирането на сложните геометрични форми и вътрешни структури на метални 3D отпечатани компоненти. Микро CT откриването е скъпо и има някои ограничения за размера на компонентите и материалите, дори ако има голяма разделителна способност и капацитет за откриване.
Механичният контрол на производителността се отнася до различни елементи, които влияят върху механичните качества на метални 3D отпечатани компоненти: ориентация на печат, техника на термична обработка и състав на материала. Различните посоки на механичните качества могат да причинят повреда на компонента по време на работа. Освен това много важни за механичните свойства са изборът и оптимизирането на техниките за топлинна обработка; но при практически операции това понякога е предизвикателство за прецизно регулиране.
Решения за проблемите с прецизността и контрола на качеството на технологията за 3D печат на метал могат да бъдат намерени в следните области:
Оптимизиране и актуализация на оборудването: Общата точност на оборудването може да бъде повишена чрез по-добра стабилност на лазера, по-бърза скорост на сканиране, оптимална дебелина на слоя прах и други фактори. Едновременното въвеждане на съвременни системи за управление и сензори има за цел да осигури мониторинг в реално време и контрол с обратна връзка на печатния процес.
Изследване на материалите и избора: Създавайте нови метални материали, за да задоволите различни ситуации на приложение, като притежавате изключителни термофизични и печатни характеристики. Едновременно с това трябва да се извърши задълбочено проучване на настоящите материали, за да се разбере поведението им по време на процеса на печат, като по този начин се предложи теоретична рамка за оптимизиране на параметрите на процеса.
Стандартизиране и оптимизиране на параметрите на процеса: Чрез цялостно експериментално проучване и анализ на данни идентифицирайте идеалната комбинация от фактори на процеса и създайте стандартизирани спецификации на процеса на печат. Това помага да се сведат до минимум вариациите в точността и качеството и по този начин да се подобри последователността и надеждността на компонентите.
Технология за безразрушителен тест: иновация и подобрение Създайте иновативни стратегии и подходи за безразрушителен тест за сложни геометрични форми и вътрешна структурна цялост на метални 3D отпечатани обекти. Разработване на оборудване и инструменти за ултразвуково тестване, подходящи за метални 3D отпечатани компоненти; използвайте мощни алгоритми за обработка на изображения и технология за изкуствен интелект, за да увеличите точността и ефективността на Micro CT откриването.
Прогноза и контрол на механичните свойства: Създаването на модел за прогнозиране на механични характеристики за метални 3D отпечатани компоненти дава възможност за контрол на посоката на печат, процеса на топлинна обработка, други оптимизации и контрол на параметрите. Едновременно с това въвеждане на усъвършенствани техники и оборудване за изпитване на механични характеристики е задълбочена оценка и анализ на механичните характеристики на компонентите.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-robotic-gripper.html