ห้าส่วนแรกวางตรงเข้าที่ เมื่อถึงช่วงที่สามสิบ ความพอดีจะรู้สึกแน่นขึ้น เมื่อถึงแปดสิบบางคนก็ไม่สามารถประกอบได้ เมื่อคุณสั่งซื้อ 100 คอมเพล็กซ์ส่วนประกอบที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3Dปัญหาที่แท้จริงไม่ค่อยมีใครปฏิเสธเลย-นั่นคือทุกส่วนแตกต่างจากครั้งก่อนเล็กน้อย การเคลื่อนตัวที่ช้านั้นสามารถหยุดสายการผลิต บังคับเลือกการติดตั้ง หรือทำลายตารางการผลิตได้
บทความนี้จะอธิบายว่าทำไมชิ้นส่วนจากโครงสร้างเดียวกันจึงมีความแตกต่างกัน ในทางปฏิบัติแล้วความสอดคล้องที่สมจริงเป็นอย่างไร และขั้นตอนที่เป็นรูปธรรมที่ทำให้ขนาดคงที่ตั้งแต่ชิ้นหนึ่งถึงชิ้นหนึ่งร้อย ตามตัวอย่างการผลิตและรายการตรวจสอบซัพพลายเออร์
เหตุใดชิ้นส่วนที่ผลิตในชุดเดียวกันจึงยังออกมาต่างกัน
แม้แต่ในเครื่องเดียวกันและไฟล์เดียวกันก็ยังมีความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ เกิดขึ้น ปัจจัยสี่ประการเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่
ความร้อนและการหดตัว
เลเซอร์จะสร้างการไล่ระดับอุณหภูมิที่สูงชัน ความเค้นตกค้างจะเกิดขึ้นเมื่อชั้นต่างๆ เย็นลงในอัตราที่ต่างกัน ต่อมา เมื่อชิ้นส่วนได้รับความร้อน-หรือตัดออกจากจาน ความเครียดจะคลายตัวและชิ้นส่วนสามารถเคลื่อนไหวได้ การตรวจวัดทางอุตสาหกรรมมักแสดงความเค้นตกค้างและการบิดเบือนที่เกิดขึ้น โดยเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ใหญ่ที่สุดของข้อผิดพลาดด้านมิติใน-การหลอมรวมแบบเบด- ซึ่งมักมีส่วนทำให้เกิดเศษหนึ่งในสิบของมิลลิเมตร หากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีการควบคุม
ตำแหน่งที่ชิ้นส่วนวางอยู่บนฐานรองพิมพ์
อัตราการทำความเย็น การไหลของก๊าซ และสภาวะรองรับจะเปลี่ยนจากศูนย์กลางของเพลตไปจนถึงขอบ ส่วนที่เหมือนกันซึ่งพิมพ์ในมุมหนึ่งสามารถเสร็จได้สองสามในสิบของมิลลิเมตร แตกต่างจากชิ้นส่วนเดียวกันที่พิมพ์ตรงกลางของงานสร้างเดียวกัน
การเปลี่ยนแปลงคุณภาพผง
แป้งสดและแป้งรียูสไม่เหมือนกัน การกระจายขนาดอนุภาค ระดับออกซิเจน และความสามารถในการไหลเปลี่ยนไปพร้อมกับการรีไซเคิล หากล็อตผงไม่ได้รับการจัดการอย่างแน่นหนา แหล่งหลอมเหลวและความหนาแน่นสุดท้ายอาจแตกต่างกันมากพอที่จะส่งผลต่อขนาดที่เสร็จแล้ว
สภาพเครื่อง
กำลังของเลเซอร์ โฟกัส และประสิทธิภาพของตัวรีโค้ตจะเลื่อนลอยไปตามกาลเวลา หากไม่มีการตรวจสอบเป็นประจำ ไฟล์ดิจิทัลเดียวกันสามารถสร้างผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยในบิลด์ที่ต่อเนื่องกัน
เอฟเฟกต์เหล่านี้ซ่อนอยู่ในต้นแบบเดียว ชิ้นส่วนต่างๆ กว่า 100 ชิ้นสามารถมองเห็นได้และมีราคาแพง
สิ่งที่ "สม่ำเสมอ" หมายถึงจริงๆ
บางครั้งผู้ซื้อขอ ±0.05 มม. ในทุกคุณสมบัติ ซึ่งสามารถทำได้บนพื้นผิวที่สำคัญบางหน้าหลังจากการตัดเฉือนขั้นที่สอง แต่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่-จะสร้างพื้นผิวข้ามส่วนที่ซับซ้อน
ใน SLM ระดับอุตสาหกรรม-ที่ดำเนินการอย่างดี ผลลัพธ์โดยทั่วไปจะมีลักษณะดังนี้:
ขนาดทั่วไป: ±0.1 ถึง ±0.2 มม. (หรือประมาณ ±0.1–0.2 % ของขนาดที่ระบุ)
ส่วนต่อประสานที่สำคัญหลังการตัดเฉือนเบา: ±0.05 มม. หรือดีกว่า
ชิ้นส่วนรับแรงเค้นขนาดใหญ่หรือสูง-พร้อมการควบคุมกระบวนการที่หลวม: ความแปรผันอาจสูงถึง ±0.3 มม
แนวทางปฏิบัติคือการทำเครื่องหมายขนาดที่ส่งผลต่อการประกอบหรือการทำงานจริง และยอมรับความคลาดเคลื่อนในการทำงานในส่วนที่เหลือ การระบุทุกพื้นผิวมากเกินไป-จะทำให้ต้นทุนและเวลาในการผลิตเพิ่มขึ้นโดยไม่ต้องปรับปรุงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ข้อตกลงที่ชัดเจนเกี่ยวกับคุณสมบัติที่สำคัญเป็นรากฐานของความน่าเชื่อถือการพิมพ์ 3 มิติโลหะความแม่นยำของมิติ
รายการตรวจสอบ 7 ขั้นตอนเพื่อรักษาขนาดให้สม่ำเสมอ
ออกแบบชิ้นส่วนสำหรับกระบวนการ
จัดตำแหน่งพื้นผิววิกฤตเพื่อลดการสัมผัสส่วนรองรับและความเค้นตกค้าง พื้นที่ราบขนาดใหญ่ขนานกับฐานรองพิมพ์มักจะเคลื่อนที่มากขึ้นในช่วงเย็น- การเอียงหรือปรับตั้งแต่เนิ่นๆ จะช่วยประหยัดปัญหาในภายหลัง
ล็อควัสดุและชุดแป้ง
ระบุโลหะผสมให้ถูกต้องและรักษาล็อตผงเดียวกัน-หรือขีดจำกัดการรีไซเคิลที่เข้มงวด-สำหรับคำสั่งซื้อทั้งหมด การเปลี่ยนงานระดับกลาง-แบบแป้งเป็นวิธีหนึ่งที่รวดเร็วที่สุดในการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาด
หยุดพารามิเตอร์การพิมพ์
เมื่อโครงสร้างการทดสอบยืนยันการตั้งค่าแล้ว ให้คงพลังงานเลเซอร์ ความเร็วในการสแกน ความหนาของชั้น และกลยุทธ์การฟักไว้ไม่เปลี่ยนแปลง แม้แต่ "การปรับปรุง" เล็กๆ น้อยๆ ในระหว่างการผลิตก็สามารถเปลี่ยนทั้งแบทช์ได้
รักษาเค้าโครงและการวางแนวให้สอดคล้องกัน
พิมพ์ทุกส่วนในแนวเดียวกันและในตำแหน่งเดียวกันบนจานให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตำแหน่งแบบสุ่มเพิ่มรูปแบบที่ไม่จำเป็น
ชดเชยการหดตัวด้วยชุดทดสอบระยะสั้น
ใช้งานชิ้นส่วนการสอบเทียบบางส่วน วัดชิ้นส่วนเหล่านั้น และใช้ตัวประกอบมาตราส่วนหรือออฟเซ็ตกับไฟล์บิลด์ก่อนที่จะเปิดใช้ปริมาณทั้งหมด ขั้นตอนนี้เพียงอย่างเดียวมักจะลบข้อผิดพลาดที่เป็นระบบที่ใหญ่ที่สุดออก
คลายเครียด-ในขณะที่ชิ้นส่วนยังอยู่บนจาน
การอบชุบด้วยความร้อนก่อนที่ชิ้นส่วนจะถูกตัดจะช่วยให้ความเค้นตกค้างผ่อนคลายในขณะที่รูปทรงยังคงมีข้อจำกัดอยู่ การตัดก่อนแล้วให้ความร้อน-ในภายหลังเป็นสาเหตุที่มักทำให้เกิดการบิดเบี้ยวในช่วงปลาย
วัดและบันทึก
ใช้ CMM หรือเครื่องสแกนแสงที่มีโครงสร้าง-กับบทความแรกและแผนการสุ่มตัวอย่างที่กำหนดไว้ตลอดทั้งชุด เก็บข้อมูลไว้. การวัดที่ตรวจสอบย้อนกลับได้เป็นวิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการพิสูจน์ความสม่ำเสมอและตรวจจับความคลาดเคลื่อนได้ตั้งแต่เนิ่นๆ
การควบคุมเหล่านี้เปลี่ยนคำสั่งซื้อ 100 ชิ้นจากการพนันให้เป็นกระบวนการที่ทำซ้ำได้
กรณีศึกษา – ผลลัพธ์ที่มั่นคงจากการสั่งซื้อซ้ำ 100 ชิ้น
ผู้ผลิตอุปกรณ์ในยุโรปต้องการตัวเรือนสแตนเลส-จำนวน 100 ชิ้นพร้อมช่องภายในและหน้ายึดที่แม่นยำหลายอัน ตัวอย่างในช่วงแรกๆ จากซัพพลายเออร์รายก่อนประกอบกันอย่างหมดจด แต่ชุดการผลิตชุดแรกแสดงให้เห็นว่าตำแหน่งรูยึด-ลอยไปมากถึง 0.25 มม. ในช่วงสิ้นสุดการทดสอบ จำเป็นต้องมีการคัดเลือกอุปกรณ์ฟิตติ้งและกำหนดการก็ล่วงเลยไป
คำสั่งซื้อย้ายไปยังกระบวนการควบคุม ทีมงานล็อกชุดสีฝุ่น แก้ไขทุกพารามิเตอร์หลังจากชุดการทดสอบสั้นๆ รักษาการวางแนวที่เหมือนกันในทุกโครงสร้าง ดำเนินการบำบัดความเครียด-เพื่อบรรเทาความร้อนในขณะที่ชิ้นส่วนยังคงอยู่บนเพลต และตัดเฉือนเฉพาะบริเวณหน้ายึดที่สำคัญเท่านั้น มีการแบ่งปันรายงาน-บทความแรกและ- CMM ที่กำลังดำเนินการกับลูกค้า
ชิ้นส่วน 100 ชิ้นมาถึงโดยมีขนาดวิกฤติอยู่ภายใน ±0.10 มม. การประกอบดำเนินไปโดยไม่มีการเลือกติดตั้ง การติดตาม-ตามลำดับที่มีปริมาณเท่ากัน รันด้วยหน้าต่างกระบวนการเดียวกัน ให้ผลลัพธ์ที่ตรงกัน การเบี่ยงเบนก่อนหน้านี้ที่ 0.25 มม. ถูกกำจัดโดย-การอบชุบด้วยความร้อนบนเพลท พารามิเตอร์ที่ล็อค และการวางแนวที่สม่ำเสมอ แทนที่จะใช้การตั้งค่าเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียว
คำถามที่ต้องถามผู้ผลิตการพิมพ์ 3D โลหะก่อนสั่งซื้อ
ก่อนตัดสินใจทำ 100 ชิ้น รับคำตอบที่ชัดเจนในประเด็นเหล่านี้:
คุณจะจัดหารายงานการตรวจสอบบทความแรก-พร้อมค่าที่วัดได้จริงหรือไม่
สามารถรักษาชุดผงเดียวกัน (หรือข้อจำกัดการรีไซเคิลตามเอกสาร) ไว้สำหรับคำสั่งซื้อทั้งหมดได้หรือไม่
คุณเครียด-บรรเทาชิ้นส่วนในขณะที่ยังติดอยู่กับฐานรองพิมพ์หรือไม่?
ข้อมูลการวัดผลในกระบวนการ-จะถูกแบ่งปัน ไม่ใช่เฉพาะใบรับรองขั้นสุดท้ายหรือไม่
พารามิเตอร์และการวางแนวชิ้นส่วนเดียวกันสามารถคงไว้บนหลายบิลด์ได้หรือไม่
โดยปกติแล้ว ความสามารถด้านมิติที่คุณทำได้กับชิ้นส่วนที่มีขนาดและความซับซ้อนใกล้เคียงกันคืออะไร
โรงงานการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะที่มีความสามารถหรือซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนการพิมพ์ 3 มิติสำหรับโลหะเป็นชุดจะตอบคำถามเหล่านี้โดยตรงและสนับสนุนข้อมูลเหล่านั้น การตอบกลับที่คลุมเครือหรือไม่เต็มใจที่จะแชร์การวัดถือเป็นสัญญาณเตือน สำหรับความต้องการอย่างต่อเนื่อง โปรดยืนยันความสามารถในการทำซ้ำหน้าต่างกระบวนการเดียวกันสำหรับชิ้นส่วนโลหะสั่งทำแบบขายส่งหลายเดือนต่อมา กำลังมองหาที่เชื่อถือได้ผู้ผลิตการพิมพ์ SLM 3Dที่ดำเนินการควบคุมกระบวนการอย่างมีวินัยอยู่แล้วจะช่วยประหยัดเวลาได้มากกว่าการไล่ตามราคาต่อหน่วยต่ำสุด
เมื่อการพิมพ์ 3D เป็นตัวเลือกที่เหมาะสม และเมื่อใดที่ CNC ดีกว่า
ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนพร้อมคุณสมบัติภายในมักจะใช้งานได้จริงกับการผลิตแบบเติมเนื้อเมื่อมีปริมาณ 100 เท่านั้น รูปทรงแท่งปริซึมธรรมดาที่ต้องมีพิกัดความเผื่อต่ำบนพื้นผิวหลายประเภทยังคงมีความสม่ำเสมอและประหยัดกว่าใน CNC การเปรียบเทียบทั้งสองเส้นทางสำหรับปริมาณต่ำ-ถึง-ปานกลางจะตรวจสอบการตัดสินใจนั้นโดยละเอียด
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะสามารถสร้างชิ้นส่วนที่เหมือนกัน 100 ชิ้นได้หรือไม่
ตอบ: ได้ เมื่อมีการควบคุมผง พารามิเตอร์ การวางแนว การรักษาความร้อน และการวัดอย่างเข้มงวด หากไม่มีการควบคุมเหล่านั้น ความแปรผันก็จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณ
ถาม: การพิมพ์ SLM 3D มีความแม่นยำเพียงใด
ตอบ: SLM อุตสาหกรรมที่ได้รับการควบคุมอย่างดี-โดยทั่วไปจะอยู่ที่ ±0.1 ถึง ±0.2 มม. ในขนาดทั่วไป คุณสมบัติที่สำคัญอาจสูงถึง ±0.05 มม. หรือดีกว่าหลังจากการตัดเฉือนเบา ความแม่นยำของมิติการพิมพ์โลหะ 3D ระดับนี้ตอบสนองความต้องการด้านการประกอบได้มากที่สุด
ถาม: ทำไมบางส่วนในชุดเดียวกันถึงบิดเบี้ยว?
ตอบ: ความเค้นตกค้างจากการหลอมละลาย อัตราการระบายความร้อนที่แตกต่างกันทั่วทั้งฐานรองพิมพ์ และการคลายความเค้นดังกล่าวเมื่อชิ้นส่วนถูกตัดโดยไม่มีการตัดเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุด
ถาม: ฉันจะตรวจสอบขนาดของแต่ละส่วนได้อย่างไร?
ตอบ: ขอ CMM หรือสแกนข้อมูลในบทความแรกและแผนการสุ่มตัวอย่างที่กำหนดไว้ตลอดทั้งชุด เก็บรายงานไว้เพื่อการตรวจสอบย้อนกลับ
ถาม: ฉันควรส่งไฟล์อะไรเพื่อขอใบเสนอราคา
ตอบ: ไฟล์ Native CAD หรือ STEP พร้อมด้วยภาพวาดที่ทำเครื่องหมายขนาดและเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่สำคัญอย่างชัดเจน หมายเหตุเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านวัสดุ การรักษาความร้อน และพื้นผิว ช่วยสร้างกรอบเวลากระบวนการที่สมจริง
ถาม: คำสั่งซื้อ 100 ชิ้นใช้เวลานานเท่าใด
ตอบ: ระยะเวลารอคอยสินค้าโดยทั่วไปคือสองถึงสี่สัปดาห์ ขึ้นอยู่กับขนาดชิ้นส่วน วัสดุ หลังการประมวลผล และความพร้อมของเครื่องจักร การรวมการสร้างต้นแบบการพิมพ์ SLM 3D เข้ากับชุดการผลิตในกระบวนการต่อเนื่องกระบวนการเดียวมักทำให้กำหนดการโดยรวมสั้นลง
หากความสอดคล้องของขนาดในชิ้นส่วนโลหะที่ซับซ้อน 100 ชิ้นเป็นสิ่งสำคัญ ให้ส่งไฟล์ CAD และภาพวาดที่เน้นมิติที่สำคัญ การตรวจสอบกระบวนการสั้นๆ จะแสดงให้เห็นว่ารูปทรงเรขาคณิต วัสดุ และพิกัดความเผื่อสามารถเชื่อถือได้หรือไม่- และการควบคุมใดที่จำเป็นเพื่อให้ส่วนที่ร้อยตรงกับส่วนแรก