עבור יצרנים, הדפסת תלת מימד או ייצור תוסף מספקים דרך לבנות חלקים בעלי צורה מורכבת שהם עמידים יותר, קלים יותר וידידותיים יותר לסביבה מאשר חלקים שנעשו בשיטות מסורתיות. התעשייה פורחת. יש אנשים שצופים שגודלו יוכפל כל שלוש שנים, אבל יש לו גם שורה של בעיות עם ההתפתחות המהירה שלו.

מתח שיורי הוא תוצר לוואי של חימום וקירור חוזרים ונשנים בתהליך הדפסת המתכת. זה יכול להכניס פגמים לחלקים, ובמקרים מסוימים עלול לגרום נזק למדפסת. על מנת להבין טוב יותר כיצד נוצר לחץ שיורי וכיצד לדכא אותו, חוקרים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST), לורנס ליברמור המעבדה הלאומית, המעבדה הלאומית של לוס אלמוס (לוס אלמוס) אלמוס המעבדה הלאומית) ומוסדות מחקר אחרים חקרו בקפידה את ההשפעות של דפוסי הדפסה שונים על חלקי סגסוגת טיטניום שנעשו בשיטות לייזר רגילות.

החוקרים בדקו ארבע דפוסי הדפסה שונים, שבהם הלייזר נמס ללא הרף קדימה ואחורה באבקת המתכת, או נמס באיים מרובעים שונים, והשתרע במקביל לצד הארוך של החלק או באלכסון לחלק.

תוצאות המחקר שלהם שפורסמו בכתב העת Additive Manufacturing הראו שתבנית מודפסת הנקראת "סריקת איים" ביצעה את הגרוע מכל שיטות המחקר, שלא תאמו את ציפיות הצוות. . הנתונים שהם מייצרים יכולים לעזור ליצרנים לבדוק ולשפר מודלים חזויים להדפסת תלת מימד. אם המודלים מדויקים, הם יכולים למנוע רמות הרסניות של מתח שיורי.

זה מאוד מפתיע ומדגיש את מורכבות הבעיה. המחבר של המחקר ומהנדס מחקר החומרים של ה-NIST Thien Phan אמר שזה מראה שלמרות שסריקת איים עשויה להיות יעילה במצבים רבים, זה זה לא עובד בעבודה, מה שבאמת מדגיש את העובדה שאנחנו צריכים מודלים מדויקים.

חוקרים ב-NIST ובמוסדות אחרים השתמשו בשיטות מבוססות לייזר כדי להדפיס בתלת-ממד ארבעה גשרי מתכת מיניאטוריים, שכל אחד מהם יוצר בדפוס הדפסה שונה (פרסום קו). צוות המחקר מדד את רמות המתח (אדום) והדחיסה (כחול) בתוך הגשר בשלושה כיוונים שונים, וקבע את רמות המתיחה האנכיות לאורך הקצוות של כמה דגימות.

המחקר של הצוות התמקד בשיטת ייצור תוספים פופולרית הנקראת לייזר פודרה היתוך (LPBF). בשיטה זו, לייזר סורק שכבה של אבקת מתכת, ממיס וממזג חלקיקים יחד על פני השטח בתבנית קבועה מראש. . כאשר המתכת המותכת מתקררת למוצק, שולחן העבודה התומך בחומר מונמך, והמדפסת מוסיפה עליו שכבה חדשה של אבקה, המאפשרת ללייזר להמשיך לייצר חלקים שכבה אחר שכבה.

ברגע שהקומה השנייה של הבניין מתחילה, המתחים השיוריים מתחילים לעלות. המתכת המשמשת ב-LPBF מתקררת במהירות, מה שאומר שכאשר הלייזר של המדפסת מתחיל לחמם את השכבה החדשה, המתכת בשכבה הקודמת כבר מוצקה. שכבת המתכת המותכת מתכווצת פנימה כשהיא מתקררת, מושכת את המתכת המוצקה למטה ויוצרת לחץ. ככל שהפרש הטמפרטורות גדול יותר, כוח המשיכה של שכבת ההיתוך גדול יותר. תהליך זה חוזר על עצמו עבור כל שכבה עד להשלמת החלק, נועל את הלחץ במתכת המוצקה.

בסופו של דבר אתה יוצר מתחים שיוריים מדהימים בתוך חלקי העבודה שלך, אמר פאן. מתחים שיוריים יכולים לסדוק את החלקים ולעלות במהלך תהליך הייצור, מה שיכול למעשה לקרוס את המכונה.

מצב ההדפסה הפשוט ביותר ב-LPBF הוא סריקה רציפה, שבה הלייזר סורק קדימה ואחורה מקצה אחד למשנהו. אבל אלטרנטיבה בשם סריקת איים צצה כדרך להפיג מתח. הרעיון מאחורי שיטה זו הוא שהמסת חלק קטן ממתכת, או איים, אחד בכל פעם, במקום שכבה שלמה, יכולה להפחית את כיווץ המתכת תוך הפחתת הלחץ הכולל.

סריקת האיים זכתה לטובה של היצרנים, אך מחקר העבר על טכנולוגיה זו לא היה עקבי. באופן רחב יותר, הקשר בין אסטרטגיית סריקה למתח שיורי נותר ברובו בגדר תעלומה. כדי למלא את הפערים הללו, הצוות הרב-סוכנויות החל לנתח בפירוט את ההשפעה של סריקת איים על לחץ.

מחברי המחקר החדש הזה הדפיסו ארבעה גשרים מסגסוגת טיטניום באורך של מעל 2 ס"מ (0.8 אינץ'). דגימות אלו נוצרות על ידי סריקה רציפה או אי, כאשר הלייזר פועל לאורכן ולרוחבן או בזווית של 45 מעלות.

במבט ראשון נראה שהגשרים הללו מודפסים ממדפסת, אבל החוקרים לא הסתכלו רק על ערך פני השטח, אלא בחנו בקפידה את פרטיהם.

הם ירו קרני רנטגן באנרגיה גבוהה אל מעמקי הדגימה מכלי רב עוצמה הנקרא סינכרוטרון. על ידי מדידת אורך הגל של קרני הרנטגן המשתקפות מהמתכת, הצוות חילץ במדויק את המרחק בין אטומי המתכת. משם, החוקרים חישבו את הלחץ. ככל שהמרחק גדול יותר, כך הלחץ על המתכת גדול יותר. לאחר שליטה במידע המפתח הזה, הם יצרו מפה המציגה את המיקום ומידת הלחץ במדגם כולו.

המתח של כל הדגימות קרוב לחוזק התפוקה של סגסוגת הטיטניום - נקודת החוזק שבה החומר עובר דפורמציה קבועה. אבל המפות האלה חשפו גם משהו שהפתיע את החוקרים.

הפיזיקאי ומחבר המשותף של NIST, לייל לוין, אמר שיש מתח רב בצדדים ובחלק העליון של דגימת סריקת האי, דבר שאינו, או לא כל כך ברור, בדגימת הסריקה הרציפה. אם סריקת איים היא דרך של התעשייה לנסות להקל על הלחצים הללו, הייתי אומר שבמקרה הספציפי הזה, היא רחוקה מלהיות מוצלחת.

בבדיקה נוספת הם הסירו רגל אחת מכל גשר ממצע המתכת. מחברי המחקר מדדו את המרחק שרגלי הגשר קפצו כלפי מעלה, ובכך השיגו מידה נוספת של המתח השיורי המאוחסן בקמרון של כל גשר. באופן דומה, דגימות הסריקה בצורת אי פעלו בצורה גרועה, ורגליהן הוסטו יותר מפי שניים משאר הדגימות.

המחבר מציע שסריקת איים עשויה להיות חרב פיפיות. למרות שאיים קטנים עשויים להפחית את ההתכווצות, איים עשויים גם להתקרר הרבה יותר מהר מבריכות התכה גדולות יותר, וליצור הפרש טמפרטורות גדול יותר ובכך לחץ גדול יותר.

פאן אמר שלמרות שסריקת האי אינה מתאימה לחלקים, לחומרים ולציוד הספציפיים המשמשים במחקר, היא עדיין בחירה טובה בנסיבות שונות. התוצאות כן מראות שזה לא תרופת פלא ללחץ שיורי, עם זאת. על מנת להימנע מלחץ, ייתכן שהיצרנים יצטרכו להתאים אסטרטגיות סריקה ופרמטרים אחרים בהתאם לדגמים הספציפיים שלהם - דגמי מחשבים יעזרו מאוד לעבודה זו.

אם התחזית מדויקת, היצרנים יכולים להשתמש במודל כדי לקבוע במהירות ובזול את הפרמטרים הטובים ביותר, במקום לייעל את ההדפסה באמצעות ניסוי וטעייה. לוין אמר שיוצרי מודל יכולים לבדוק את הכלים שלהם באמצעות מדידות בנצ'מרק קפדניות, בדיוק כמו נתונים שהושגו במחקר חדש, ובכך להגביר את האמון שלהם בכלים.

עבודה זו מספקת פרספקטיבה חדשה על אסטרטגיית הדפסה פופולרית, מוסיפה חלק מרכזי לפאזל של היווצרות מתח שיורי, ובסופו של דבר מקרבת את הדפסת התלת מימד למלוא הפוטנציאל שלה.

קישור למאמר זה:עזור ליצרנים להימנע מהמלכודות של הדפסת תלת מימד

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

פח, בריליום, פלדת פחמן, מגנזיום, הדפסת תלת מימד, דיוק עיבוד CNC שירותים לציוד כבד, בנייה, חקלאות ותעשיות הידראוליות. מתאים לפלסטיק ונדיר עיבוד סגסוגות. זה יכול להפוך חלקים בקוטר של עד 15.7 אינץ'. תהליכים כוללים עיבוד שבבי שוויצרי,שפשוף, חריטה, כרסום, משעמם והשחלה. הוא מספק גם ליטוש מתכת, צביעה, שחיקה משטח ו פיר שירותי יישור. טווח הייצור (כולל אלומיניום למות הליהוק ו יציקות למות אבץ) הוא עד 50,000 חתיכות. מתאים לבורג, צימוד, מֵסַב, משאבה, ציודבית קופסה, מייבש תוף והזנה סיבובית שסתום applications.PTJ תתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, ברוכים הבאים ליצור איתנו קשר ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.