Получавате партида метални 3D отпечатани части, готови за сглобяване. Дупките са малко извън местоположението, критично лице има измерима дъга и няколко измерения са на няколко десети от милиметъра извън толеранса. Частите се връщат назад, графикът се изплъзва и всички започват да питат какво се е объркало. В повечето случаи отговорът не е качествен случай - това е естествен резултат от топенето и втвърдяването на метала слой по слой. Контролът на свиването при метален 3D печат е набор от практики, които поддържат тези промени предвидими и в рамките на спецификацията. Това ръководство обяснява защо се случва промяната на размера, къде се случва и какво трябва да прави един способен доставчик преди, по време и след изграждането.
Защо металните 3D отпечатани части се свиват?
Когато лазерен или електронен лъч разтопи метален прах, материалът се разширява. Тъй като всяка стопилка се охлажда и втвърдява, тя се свива. Нововтвърденият слой е ограничен от по-студения материал и строителната плоча под него, така че се образуват остатъчни напрежения на опън. Над стотици или хиляди слоеве тези напрежения се натрупват. Резултатът е цялостно свиване, локално изкривяване или и двете.
Свиване срещу изкривяване срещу изкривяване - каква е разликата
Свиванеобикновено се отнася до равномерно или почти равномерно намаляване на размера, тъй като материалът се свива при охлаждане.
Изкривяванеописва огъване или извиване, често най-видимо в ръбове или тънки участъци.
Изкривяванее по-широкият термин, обхващащ всяка неволна промяна във формата или позицията, причинена от остатъчно напрежение.
Изследванията на остатъчното напрежение при лазерно сливане на прахово легло постоянно показват високи напрежения на опън в близост до горната повърхност и на интерфейса със строителната плоча, с напрежения на натиск във вътрешността. Тези напрежения са основният двигател на изкривяването на DMLS / SLM част.
Къде всъщност се случва промяната на размера?
Промяната на размера не се ограничава до самата стъпка на печат. Проявява се в няколко точки:
По време на изграждането– Повтарящите се термични цикли генерират остатъчно напрежение, което вече може да започне да повдига ръбове или да изтегля размери.
Когато частта се изрязва от строителната плоча– Премахването на ограничението на плочата позволява на съхраненото напрежение да се отпусне, което често води до допълнително движение.
По време на облекчаване на стреса или друга топлинна обработка– Контролираното нагряване облекчава напрежението, но може също така да доведе до малки, предвидими промени в размерите, ако цикълът не е отчетен.
По време на крайната CNC обработка– Премахването на материала може да освободи оставащото напрежение, ако предишните стъпки са били незавършени.
Разбирането на тези етапи прави точността на размерите на металните 3D отпечатани части много по-управляема. Целта не е да се елиминира всяко движение, а да се направи нетната промяна малка и повторяема.
6 начина за намаляване на свиването преди и по време на печат
Ефективно как да се намали свиването на метала 3D отпечатването започва много преди лазерът да се задейства:
Прилагане на компенсация на свиване (коефициенти на мащабиране)
Най-често срещаният практичен метод е CAD моделът да се увеличи малко по X, Y и понякога Z, така че охладената част да се приземи на номиналния размер. Мащабните коефициенти са специфични за материала и машината и се прецизират от данните от измерванията. Това е ядрото на компенсацията на свиването при 3D печат на метал.
Оптимизирайте ориентацията на частта
Ориентацията засяга както разпределението на остатъчното напрежение, така и необходимото количество опора. Ориентирането на критични размери или големи плоски лица внимателно намалява риска от изкривяване на тези елементи.
Дизайнът и мястото се поддържат интелигентно
Подпорите закотвят частта срещу изкривяване и провеждат топлина. Недостатъчно или недобре поставени опори позволяват движение; прекомерно поддържа отпадъчен материал и усложнява отстраняването.
Настройте стратегията за сканиране и параметрите на процеса
Островно или секторно сканиране, регулирана мощност на лазера, скорост и разстояние между люковете влияят върху големината и разпределението на остатъчното напрежение. По-малките сканиращи острови или оптимизираните стратегии често намаляват пиковите напрежения.
Използвайте предварително загряване на строителната плоча, когато е налично
Повишаването на температурата на основната плоча намалява топлинните градиенти и следователно остатъчното напрежение.
Избягвайте резки промени в дебелината на дизайна
Големи твърди участъци до тънки стени създават стръмни термични градиенти и по-висок риск от изкривяване. Постепенните преходи и решетъчните или кухи елементи помагат.
Тези стъпки формират основата на практическотоконтрол на допустимите отклонения при 3D печат на метал.
След отпечатване: облекчаване на напрежението и довършителни работи, които запазват частите в спецификациите
Защо термичната обработка за облекчаване на напрежението идва преди отстраняването на детайла
Изпълнениеметален 3D печат облекчаване на напрежението термична обработкадокато частта все още е прикрепена към строителната плоча (или веднага след внимателно отделяне) отпуска остатъчното напрежение при контролирани условия. Първо отстраняването на частта и след това топлинната обработка често позволява неконтролирано движение. Правилната последователност е облекчаване на напрежението → внимателно отделяне → всякаква допълнителна топлинна обработка или HIP → CNC довършителни работи на критични характеристики.
CNC обработка за критични отвори и свързващи се повърхности
Дори при добра компенсация и облекчаване на напрежението, прецизните отвори, уплътнителните повърхности и опорните точки често се завършват с CNC обработка. Оставянето на подходящ запас и използването на фиксиращи елементи с ниско напрежение запазва крайните размери в границите на толеранса. Когато печатът, топлинната обработка и CNC се обработват в рамките на една производствена верига, кумулативната грешка е по-лесна за управление и отчетността е по-ясна.
Реален случай: Контролиране на свиването на функционални механични части
Един клиент се нуждаеше от комплект структурни скоби и монтажни компоненти, произведени чрез сливане на метален прах. Ранните проби показаха позиционно отклонение на моделите на дупките и измерима дъга върху монтажните повърхности след отделяне от строителната плоча.
Процесът беше коригиран: приложени бяха специфични за материала коефициенти на мащабиране, ориентацията и стратегията за поддръжка бяха оптимизирани, облекчаване на напрежението беше извършено преди окончателното разделяне, а критичните повърхности и отвори бяха обработени с CNC. Проверката на размерите (CMM и оптична) потвърди, че частите отговарят на изискваните толеранси. Последващите производствени партиди поддържаха същите контроли на процеса и осигуряваха последователно сглобяване без преработка.
Какво да попитате вашия доставчик на метален 3D печат
Когато оценявате производител на метален 3D печат или фабрика за метален 3D печат, попитайте:
Прилагате ли и документирате ли компенсация за свиване/мащабни коефициенти за този материал и машина?
Каква способност за облекчаване на напрежението или термична обработка имате и кога се извършва по отношение на разделянето на пластините?
Какво измервателно оборудване (CMM, 3D сканиране) се използва и ще бъдат ли предоставени пълни доклади от инспекции?
Можете ли да подкрепите изпитания на прототипи, за да потвърдите компенсацията преди производствените обеми?
Как се справяте с критични характеристики, които изискват вторична CNC обработка?
Надежден доставчик на метален 3D печат в Китай или другаде ще отговори на тези въпроси с подробности за процеса, а не с общи уверения. За купувачи, търсещи персонализирани метални 3D отпечатани части на едро, документираният контрол на остатъчното напрежение и компенсацията на размерите е по-силен показател за способност, отколкото цената сама по себе си. Постоянната дисциплина на процеса остава практически сигнал за доверие във веригата за доставки на прецизни добавки.
ЧЗВ
Въпрос: Колко се свиват металните 3D отпечатани части?
О: Нетната промяна зависи от материала, геометрията, ориентацията и параметрите на процеса. При подходяща компенсация крайното отклонение обикновено се поддържа в границите на толеранса на процеса (често ±0,1 mm или по-добре за много характеристики). Некомпенсираните части могат да показват по-голямо, по-малко предвидимо движение.
Въпрос: Може ли свиването да бъде напълно елиминирано?
О: Не. Топлинното свиване е физическа реалност. Практическата цел е нетната промяна да бъде малка, повторяема и компенсирана, така че завършената част да отговаря на толерансите на чертежа.
В: Каква толерантност може да постигне металният 3D печат?
О: Допустимите отклонения при изпълнение обикновено са в диапазона от ±0,05–0,1 mm за много характеристики. Критичните размери често се довеждат до ±0,01–0,02 mm или по-строги чрез вторична CNC обработка след облекчаване на напрежението.
В: Топлинната обработка променя ли размера на частта?
О: Да, но промяната обикновено е малка и предвидима, когато цикълът е контролиран. Извършването на облекчаване на стреса в правилната точка на процеса предотвратява по-големи неконтролирани движения.
В: Как да разбера дали моят доставчик може да контролира свиването?
О: Поискайте доказателства за използване на мащабен фактор, последователност за облекчаване на напрежението, възможност за измерване и предишни резултати от размерите на подобни геометрии. Една способна услуга за прецизен метален 3D печат ще предостави тази информация лесно.
Контролът на свиването при метален 3D печат не е свързан с борбата с физиката – става дума за предвиждане на термично свиване и остатъчно напрежение на всеки етап и систематичното им компенсиране. Когато доставчикът съчетае правилна компенсация, ориентация и стратегия за поддръжка, своевременно облекчаване на напрежението и целенасочено CNC довършване, частите пристигат с правилни размери и готови за сглобяване. Ако имате дизайн, който е претърпял проблеми с размера или изкривяването, или започвате нов проект за метални добавки, изпратете модела и критичните толеранси. Ще последва практическа оценка на стратегията за компенсация, последователността на процеса и офертата, за да можете да продължите напред с увереност.