Designul suportat va afecta costurile de post-procesare?

1. Idei de bază care susțin relația dintre design și cost
Designul suportului metalic de imprimare 3D trebuie să găsească un compromis între „multare stabilă” și „eficiență a costurilor”. Ideile principale din spatele acestuia sunt direct legate de cheltuielile de post-procesare:
Ideea din spatele limitării zonei de contact
Există trei tipuri de contact între suport și piese: contact de suprafață, contact de linie și contact punctual. Contactul de suprafață poate face lucrurile mai stabile, dar îngreunează mult mai mult procesarea post-. De exemplu, suporturile de aviație din aliaj de titan cu un design de contact cu suprafața au o suprafață de suport reziduală de 12 cm², care necesită 5 ore de lustruire manuală pentru a îndeplini cerințele de rugozitate a suprafeței de Ra1,6 μm. Cu un design punct de contact, suprafața reziduală este de numai 2,3 cm², iar timpul de lustruire mecanică este de numai 40 de minute. Lucrările lui Suzhou Tianhong Laser demonstrează că pentru fiecare scădere de 1 cm² a suprafeței de contact, timpul necesar pentru post{11}}procesare poate fi redus cu 15% până la 20%.
Controlul exact al unghiului critic
diverse procese au diferite unghiuri critice de suspensie: procesul SLM are nevoie în mod normal de sprijin pentru structurile care atârnă la mai puțin de 30 de grade, în timp ce procesul EBM poate slăbi unghiul critic la 35 de grade, deoarece se topește la temperaturi ridicate. Metoda de scanare adaptivă a lui Leiming Laser a făcut posibilă imprimarea structurilor suspendate fără suport la unghiuri mici de 5 grade până la 35 de grade prin schimbarea densității de putere a laserului din mers. Acest lucru a redus numărul de materiale de asistență necesare cu 78% și costul post-procesării cu 65%.
Ideea de a economisi materiale
Prețul pudrei metalice poate ajunge până la mii de yuani pe kilogram, iar risipa materialelor suport crește imediat prețurile. Folosind ca exemplu aliajul Inconel 718 pe bază de nichel-, proiectarea standard a suportului duce la o rată de deșeuri de până la 18%, în timp ce structura de susținere tip arbore-creată prin optimizarea topologiei poate menține rata de deșeuri sub 5%. Un exemplu de piesă de motor de avion ilustrează faptul că designul îmbunătățit al suportului reduce costul unei singure piese de material de la 2300 de yuani la 850 de yuani, o scădere de 63%.
2. Elemente cheie care suportă costurile de post-procesare determinate de-proiectare
Sprijinirea riscului de vătămare fizică de durată
Defectele tisulare pot apărea atunci când suportul și interfața componentei au cantități diferite de stres termic. Când imprimați cu oțel inoxidabil 316L, se pot forma cristale coloane grosiere acolo unde suportul grilei se întâlnește cu solidul. Acest lucru face zona cu 15% până la 20% mai moale și reduce durata de viață la oboseală cu 40%. Pentru a scăpa de aceste pericole ascunse, procedura de tratament termic trebuie să fie mai lungă, ceea ce înseamnă că costul post-procesării pentru o bucată va crește cu 120 până la 180 de yuani.
Problema facerii suportului structural complicat accesibil
Discul turbinei din motorul de aviație are un diametru interior al canalului de doar 2 mm. Designul standard al suportului face ca secțiunea canalului să se deformeze cu mai mult de 8%, care trebuie fixată prin dizolvare electrochimică. Această tehnică necesită o soluție de acid azotic de 41% în greutate pentru a fi tratată la 80 de grade timp de 6 ore. Costul unui agent este de 350 de yuani și există șansa de uniformizare a coroziunii.
Cheltuiala ascunsă a faptului că trebuie să faci lucrurile manual
Datele de la linia de producție automată BMW IDAM arată că intervenția manuală este încă necesară pentru a ajuta procesul de eliminare, care ocupă 35% din totalul orelor de post-procesare. Costul forței de muncă este de până la 2,8 milioane de yuani pe an pentru o linie de producție care produce 10.000 de bucăți pe an. Sistemul de robot NetShape de la Rivelin Robotics folosește controlul cu feedback-ul de forță pentru a atinge o precizie a forței de contact de 0,1N. Acest lucru reduce nevoia de intervenție manuală la mai puțin de 5% și economisește mai mult de 2 milioane de yuani pe an.
3. Strategii la frontieră care ajută la optimizarea designului
Structură care poate rezista singură datorită designului generativ
Cu ajutorul tehnicilor de învățare automată, software-ul Autodesk Netfabb poate construi automat structuri de susținere a rețelei biomimetice. Această metodă a redus greutatea unui suport de satelit cu 85% și a scăpat de nevoia de sprijin tradițional. De asemenea, a schimbat procedura de post-procesare de la procesare mecanică la tratament termic simplu și a redus costul unei singure piese cu 1200 de yuani.
Lucrul împreună pentru a veni cu idei noi pentru sisteme cu mai multe-materiale
Tehnologia de suport bimetalic de la Belgian Materialise folosește faptul că Inconel 718 și fierul pur oxidează la rate diferite la 800 de grade pentru a îndepărta automat suportul. Această metodă reduce cantitatea de suport rămasă la mai puțin de 0,01 mm, reduce timpul necesar pentru post-procesare de la 48 de ore la 8 ore și economisește 650 de yuani pe bucată.
Control în buclă închisă a urmăririi procesului
Camerele-de mare viteză și senzorii cu infraroșu din sistemul Siemens Process Sight urmăresc forma bazinului topit în timp real. Când există posibilitatea ca suportul să nu fie suficient, setările laserului sunt modificate automat sau se creează suport suplimentar. La imprimarea unei piese de canal de flux complicat, tehnologia a redus rata defectelor datorită suportului de la 18% la 0,3%, ceea ce a economisit peste 500.000 de yuani pe an în cheltuieli de reprelucrare.