1 Rezumat al problemelor de repetabilitate a performanței materialelor de imprimare 3D din metal
Prin stivuirea strat cu strat de pulberi metalice, imprimarea metalică 3D generează o structură solidă tridimensională care include mai multe faze, inclusiv procesarea pulberii, topirea cu laser, răcirea și solidificarea. Fiecare acțiune ar putea afecta caracteristicile materiale ale piesei finale, afectând prin urmare repetabilitatea performanței. Acest lucru poate cauza probleme. În special, repetabilitatea proprietăților materialului se manifestă în principal în următoarele caracteristici:
Inconsecvențe în microstructură: Răcirea rapidă a pulberii topite cu laser în timpul procesului de imprimare 3D din metal face ca microstructurile neechilibrate, inclusiv distribuția neuniformă a mărimii, formei și orientării granulelor să se dezvolte ușor. Caracteristicile mecanice ale pieselor - rezistență, duritate și tenacitate - sunt direct influențate de variațiile acestei microstructuri.
Problemele obișnuite de calitate în produsele metalice imprimate 3D sunt porozitatea și defectele. Acestea ar putea începe de la contaminanți de pulbere, incluziuni de gaz în timpul topării cu laser, lipirea interstrat inadecvată și alte elemente. Rezistența și durabilitatea pieselor pot fi mult reduse de prezența defectelor și a porilor.
Efectele tratamentului termic și post-tratament: necesitând, de obicei, tratament termic și post-tratare după imprimare, componentele metalice imprimate 3D ajută la maximizarea microstructurii, la reducerea stresului rezidual și la îmbunătățirea calității suprafeței. Dar în timpul tratamentului termic și al post-tratării, elementele, inclusiv controlul temperaturii, durata de menținere și viteza de răcire, pot influența toate proprietățile materialelor pieselor, compromițând astfel repetabilitatea performanței.
Tehnologii de prelucrare și calitatea pulberii: Performanța produselor imprimate depinde în mare măsură de calitatea și tehnologiile de prelucrare a pulberii metalice. În timpul procesului de imprimare, distribuția dimensiunii particulelor, forma, curgerea și compoziția chimică a pulberii pot influența toate densitatea de umplere a pulberii, eficiența absorbției laserului și comportamentul de topire, influențând astfel proprietățile materialului componentelor.
2 Mai degrabă decât abordare pentru abordarea repetabilității proprietăților materialelor în imprimarea 3D metal
Din următoarele puncte de vedere, pot fi sugerate metode sensibile pentru a rezolva repetabilitatea performanței materialelor în imprimarea 3D din metal:
maximizarea tehnologiei de procesare și a calității pulberilor: Rezolvarea repetabilității performanței începe cu îmbunătățirea calității și a tehnologiei de procesare a pulberilor metalice. Controlul strict al distribuției dimensiunii particulelor, formei și compoziției chimice a pulberii, precum și tehnologiile avansate de procesare a pulberii, inclusiv vibrațiile ultrasonice și filtrarea fluxului de aer, vor ajuta la îmbunătățirea densității de umplere și a eficienței absorbției laser a pulberii, reducând astfel formarea porilor. și defecte, sporind astfel repetabilitatea performanței materialelor a pieselor.
controlul exact al parametrilor de producție: calitățile materialelor componentelor sunt puternic influențate de setările de imprimare utilizate în imprimarea 3D din metal: puterea laserului, viteza de scanare, grosimea stratului și dimensiunea spotului. Prin gestionarea exactă a acestor parametri, microstructura componentelor poate fi maximizată, formarea fazei de neechilibru poate fi minimizată, iar caracteristicile mecanice ale materialului și rezistența la coroziune pot fi crescute. Concomitent cu aceasta, planificarea rațională a traseului de imprimare poate ajuta la reducerea apariției defectelor și la creșterea repetabilității performanței pieselor.
Îmbunătățirea procedurilor de post-tratare și a tehnicilor de tratament termic: performanța pieselor metalice imprimate 3D este puternic influențată de procedurile de post-tratare și de tratamentul termic. Tensiunea reziduală poate fi redusă, microstructura poate fi optimizată, iar rezistența și tenacitatea componentelor pot fi crescute prin optimizarea optimă a procesului de tratament termic - adică prin alegerea temperaturii de încălzire adecvate, a duratei de menținere și a vitezei de răcire. Metodele avansate concomitente de post-procesare, inclusiv acoperirea suprafeței, lustruirea și sablare, pot crește calitatea suprafeței pieselor, crește rezistența la uzură și rezistența la coroziune.
Îmbunătățirea controlului calității și a monitorizării procesului: Consolidarea monitorizării procesului și a inspecției calității este o modalitate cheie de a crește repetabilitatea proprietăților materialelor în imprimarea 3D a metalului. Monitorizarea în timp real a temperaturii, presiunii și compoziției gazului în timpul procesului de imprimare ajută la identificarea și remedierea rapidă a posibilelor probleme de calitate. Metodele avansate de detectare, inclusiv difracția cu raze X, microscopia electronică cu scanare și analiza spectrului de energie pot fi, de asemenea, utilizate concomitent pentru a examina cu precizie microstructura și compoziția chimică a pieselor, garantând astfel că performanța lor satisface criteriile de proiectare.
Cercetarea performanței materialelor și compilarea datelor: Efectuarea cercetării performanței materialelor și colectarea datelor este cheia pentru a rezolva repetabilitatea caracteristicilor materialelor în imprimarea 3D din metal, deoarece în acest proces sunt implicați factori complicați din multe aspecte. Modele de predicție mai precise și mai fiabile pot fi dezvoltate prin cercetări aprofundate asupra efectelor diferitelor materiale, parametrii de imprimare și tehnici de tratament termic asupra performanței pieselor, oferind astfel o bază științifică pentru optimizarea proceselor de imprimare și îmbunătățirea repetabilității performanței. Simultan, strângerea multor date experimentale poate beneficia foarte mult de dezvoltarea materialelor și de optimizarea procesului.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminum-alloy-3d-printed-racing-parts.html