1 Резюме на проблеми с повторяемостта на производителността на металния 3D печатен материал
Чрез натрупване слой по слой на метални прахове, металният 3D печат генерира триизмерна твърда структура, включваща няколко фази, включително обработка на прах, лазерно топене, охлаждане и втвърдяване. Всяко действие може да повлияе на материалните характеристики на крайната част, като по този начин повлияе на повторяемостта на работата. Това може да причини проблеми. По-специално, повторяемостта на свойствата на материала се проявява най-вече в следните характеристики:
Микроструктурни несъответствия: Бързото охлаждане на лазерно разтопен прах по време на процеса на метален 3D печат причинява лесно развитие на неравновесни микроструктури, включително неравномерно разпределение на размера, формата и ориентацията на зърната. Механичните характеристики на частите - здравина, твърдост и издръжливост - са пряко повлияни от вариациите в тази микроструктура.
Често срещани проблеми с качеството на металните 3D печатни продукти са порьозността и дефектите. Те могат да започнат от прахообразни замърсители, газови включвания по време на лазерно топене, неадекватно свързване между слоевете и други елементи. Силата и издръжливостта на частите могат да бъдат значително намалени от наличието на дефекти и пори.
Ефекти от топлинна обработка и последваща обработка: Обикновено изискващи топлинна обработка и последваща обработка след отпечатване, металните 3D отпечатани компоненти спомагат за максимизиране на микроструктурата, намаляване на остатъчното напрежение и подобряване на качеството на повърхността. Но по време на термична обработка и последваща обработка елементи, включително контрол на температурата, продължителност на задържане и скорост на охлаждане, могат да повлияят на свойствата на материала на частите, като по този начин компрометират повторяемостта на производителността.
Технологии на обработка и качество на праха: Производителността на печатните стоки зависи много от качеството и технологиите за обработка на металния прах. По време на процеса на печат, разпределението на размера на частиците на праха, формата, течливостта и химическия състав могат да повлияят на плътността на пълнене на праха, ефективността на лазерна абсорбция и поведението на топене, като по този начин влияят върху свойствата на материала на компонентите.
2 Вместо подход за справяне с повтаряемостта на свойствата на материала при 3D печат на метал
От следните гледни точки могат да бъдат предложени разумни методи за решаване на повторяемостта на производителността на материала при метален 3D печат:
максимизиране на технологията на обработка и качеството на праха: решаването на повторяемостта на производителността започва с подобряване на качеството и технологията на обработка на метални прахове. Стриктният контрол на разпределението на размера на частиците, формата и химичния състав на праха, както и усъвършенстваните технологии за обработка на праха, включително ултразвукова вибрация и скрининг на въздушния поток, ще помогнат за подобряване на плътността на пълнене и ефективността на лазерна абсорбция на праха, като по този начин се намали образуването на пори и дефекти и по този начин подобряване на повторяемостта на характеристиките на материала на частите.
точен контрол на производствените параметри: Качествата на материалите на компонентите са силно повлияни от настройките за печат, използвани в металния 3D печат: лазерна мощност, скорост на сканиране, дебелина на слоя и размер на петна. Чрез точно управление на тези параметри, микроструктурата на компонентите може да бъде увеличена, образуването на неравновесна фаза може да бъде сведено до минимум и механичните характеристики на материала и устойчивостта на корозия могат да бъдат повишени. Едновременно с това, разумното планиране на пътя на печат може да помогне за намаляване на появата на дефекти и увеличаване на повторяемостта на производителността на частта.
Подобряване на процедурите за последваща обработка и техниките за топлинна обработка: Ефективността на металните 3D отпечатани части е силно повлияна от процедурите за последваща обработка и топлинната обработка. Остатъчното напрежение може да бъде намалено, микроструктурата може да бъде оптимизирана и здравината и издръжливостта на компонентите могат да бъдат повишени чрез оптимална оптимизация на процеса на топлинна обработка - тоест чрез избор на подходяща температура на нагряване, продължителност на задържане и скорост на охлаждане. Едновременните усъвършенствани методи за последваща обработка, включително повърхностно покритие, полиране и пясъкоструене, могат да повишат качеството на повърхността на частта, да увеличат устойчивостта на износване и устойчивостта на корозия.
Подобряване на контрола на качеството и мониторинга на процеса: Укрепването на мониторинга на процеса и инспекцията на качеството е ключов начин за увеличаване на повторяемостта на свойствата на материала при метален 3D печат. Мониторингът в реално време на температурата, налягането и състава на газа по време на процеса на печат помага за бързото намиране и отстраняване на евентуални проблеми с качеството. Усъвършенствани методи за откриване, включително рентгенова дифракция, сканираща електронна микроскопия и анализ на енергийния спектър, също могат да се използват едновременно за прецизно изследване на микроструктурата и химичния състав на частите, като по този начин се гарантира, че тяхната производителност отговаря на критериите за проектиране.
Проучване на производителността на материала и събиране на данни: Провеждането на изследване на производителността на материала и събирането на данни е ключът към разрешаването на повторяемостта на характеристиките на материала в металния 3D печат, тъй като в този процес са включени сложни фактори от много аспекти. По-точни и надеждни модели за прогнозиране могат да бъдат разработени чрез задълбочено изследване на ефектите на различни материали, параметри на печат и техники за топлинна обработка върху производителността на частите, предлагайки по този начин научна основа за оптимизиране на печатните процеси и подобряване на повторяемостта на производителността. Едновременно с това, събирането на много експериментални данни може да допринесе наистина силно за по-нататъшното развитие на материалите и оптимизацията на процесите.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminium-alloy-3d-printed-racing-parts.html