Поддържащият дизайн ще повлияе ли{0}}на разходите за последваща обработка?

1. Основни идеи, които поддържат връзката между дизайн и цена
Дизайнът на опората за метален 3D печат трябва да намери компромис между „стабилно формоване“ и „ефективност на разходите“. Основните идеи зад него са пряко свързани с разходите за последваща-обработка:
Идеята за ограничаване на контактната площ
Има три вида контакт между опора и части: повърхностен контакт, линеен контакт и точков контакт. Повърхностният контакт може да направи нещата по-стабилни, но прави пост{1}}обработката много по-трудна. Например, авиационни скоби от титаниева сплав с повърхностен контактен дизайн имат остатъчна опорна площ от 12 cm², която се нуждае от 5 часа ръчно полиране, за да отговори на изискването за грапавост на повърхността от Ra1,6 μm. С дизайн с точков контакт, остатъчната площ е само 2,3 cm², а времето за механично полиране е само 40 минути. Работата на Suzhou Tianhong Laser демонстрира, че за всеки 1 cm² намаление на контактната площ времето, необходимо за последваща-обработка, може да бъде съкратено с 15% до 20%.
Точен контрол на критичния ъгъл
различните процеси имат различни критични ъгли на окачване: Процесът SLM обикновено се нуждае от опора за структури, които висят на по-малко от 30 градуса, докато процесът EBM може да разхлаби критичния ъгъл до 35 градуса, защото се топи при високи температури. Адаптивният метод за сканиране на Leiming Laser направи възможно отпечатването на окачени конструкции без опора под малки ъгли от 5 градуса до 35 градуса чрез промяна на плътността на мощността на лазера в движение. Това намали броя на необходимите помощни материали със 78% и разходите за последваща-обработка с 65%.
Идеята за спестяване на материали
Цената на металния прах може да достигне хиляди юани за килограм, а загубата на спомагателни материали веднага повишава цените. Използвайки сплав на основата на никел-Inconel 718 като пример, стандартният дизайн на опората води до ниво на отпадъци до 18%, докато дървовидната -поддържаща структура, създадена чрез оптимизиране на топологията, може да поддържа процента на отпадъци под 5%. Пример за част на самолетен двигател илюстрира, че подобреният дизайн на опората намалява цената на едно парче материал от 2300 юана на 850 юана, спад от 63%.
2. Ключови елементи, които поддържат разходите за -дизайн-постобработка
Поддържане на риска от трайно физическо нараняване
Тъканни дефекти могат да възникнат, когато опората и интерфейсът на компонента имат различно количество топлинно напрежение. Когато печатате с неръждаема стомана 316L, могат да се образуват груби колоновидни кристали, където опората на решетката среща твърдото вещество. Това прави зоната с 15% до 20% по-мека и намалява живота на умора с 40%. За да се отървете от тези скрити опасности, процедурата за термична обработка трябва да бъде по-дълга, което означава, че цената на последващата-обработка за едно парче ще се повиши със 120 до 180 юана.
Проблемът с осигуряването на достъп до сложна структурна опора
Турбинният диск в авиационния двигател има вътрешен диаметър на канала само 2 mm. Стандартният дизайн на опората води до изкривяване на канала с повече от 8%, което трябва да бъде фиксирано чрез електрохимично разтваряне. Тази техника изисква 41 тегл.% разтвор на азотна киселина, който да се третира при 80 градуса за 6 часа. Цената на един агент е 350 юана и има шанс за равномерност на корозията.
Скритият разход от необходимостта да правите нещата на ръка
Данните от автоматизираната производствена линия на BMW IDAM показват, че все още е необходима ръчна намеса, за да се помогне с процеса на премахване, който отнема 35% от общите часове за-обработка. Разходите за труд достигат 2,8 милиона юана годишно за производствена линия, която произвежда 10 000 броя годишно. Роботизираната система NetShape на Rivelin Robotics използва контрол на силата за обратна връзка, за да достигне точност на контактната сила от ниво 0,1N. Това намалява необходимостта от ръчна намеса до по-малко от 5% и спестява повече от 2 милиона юана годишно.
3. Стратегии на границата, които помагат при оптимизирането на дизайна
Структура, която може да стои сама благодарение на генеративния дизайн
С помощта на техники за машинно обучение, софтуерът Autodesk Netfabb може автоматично да конструира поддържащи структури на биомиметична решетка. Този метод намали теглото на сателитната скоба с 85% и се отърва от необходимостта от традиционна опора. Той също така промени процедурата за последваща-обработка от механична обработка към проста термична обработка и намали цената на единично парче с 1200 юана.
Работим заедно, за да измислим нови идеи за много-материални системи
Технологията за биметална опора на Belgian Materialise използва факта, че Inconel 718 и чистото желязо се окисляват с различни скорости при 800 градуса, за да отлепят автоматично опората. Този метод намалява количеството оставаща опора до по-малко от 0,01 мм, съкращава времето, необходимо за последваща-обработка от 48 часа на 8 часа, и спестява 650 юана на парче.
Управление на затворен цикъл на проследяване на процеса
Високо{0}}скоростните камери и инфрачервените сензори в системата Process Sight на Siemens следят формата на разтопения басейн в реално време. Когато има възможност за недостатъчна поддръжка, лазерните настройки се променят автоматично или се създава допълнителна поддръжка. При отпечатване на сложна част от канал за поток, технологията намали процента на дефекти поради поддръжката от 18% на 0,3%, което спести повече от 500 000 юана годишно от разходи за преработка.