วิธีทั่วไปในการรองรับการพิมพ์โลหะ 3D มีอะไรบ้าง

一 การสนับสนุนทางกลแบบดั้งเดิม: ค้นหาสมดุลระหว่างความเสียหายและประสิทธิภาพ
1. แยกเครื่องมือด้วยมือ ง่ายแต่อันตราย
สำหรับองค์ประกอบทางเรขาคณิตเบื้องต้น ผู้คนส่วนใหญ่ยังคงใช้เครื่องมือแบบแมนนวล เช่น คีมและแหนบ ตัวอย่างเช่น ในขณะที่พิมพ์ใบพัดโลหะผสมไทเทเนียม ผู้ปฏิบัติงานจะต้องค่อยๆ ลอกออกตามแนวเส้นตรงที่ส่วนรองรับและส่วนบรรจบกัน อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีปัญหาใหญ่บางประการ:
การกระจุกตัวของความเครียด ณ จุดที่สัมผัสกัน: เครื่องมือสามารถทำให้เกิดการเสียรูปหรือแตกหักได้ง่าย-ในโครงสร้างที่มีผนังบางหรือยื่นออกไปได้เมื่อได้รับความเครียด ในสถานการณ์หนึ่งที่เกี่ยวข้องกับหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์การบิน การถอดการรองรับด้วยมือทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กในพื้นที่ที่มีความหนาของผนัง 0.3 มม. และอัตราของเสียสุดท้ายคือ 15%
ความเสียหายต่อพื้นผิว: หลังจากการหลอมละลายที่อุณหภูมิสูง ผงโลหะจะเกาะติดกับส่วนรองรับอย่างแน่นหนา การฝืนลอกมักทำให้เกิดรอยขีดข่วนหรือหลุม เมื่อคุณถอดอุปกรณ์รองรับด้วยตนเองสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์ ความหยาบของพื้นผิว (ค่า Ra) โดยทั่วไปจะมากกว่า 10 μm ซึ่งสูงกว่าข้อกำหนดทางคลินิกที่ 2 μm มาก
2. เครื่องจักรกลซีเอ็นซี: ความสมดุลระหว่างความแม่นยำและราคา
ขณะนี้การกัด CNC เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง- เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์แบบเชื่อมโยงห้า-แกนจาก EOS ซึ่งเป็นธุรกิจในเยอรมนี สามารถขจัดส่วนรองรับที่เหลือได้จนถึงระดับ 0.01 มม. แต่มีปัญหาใหญ่สองประการเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้:
การสูญเสียวัสดุ: เพื่อประหยัดเวลาในการตัดเฉือน ต้องใช้วัสดุมากขึ้นในระหว่างการออกแบบชิ้นส่วน ซึ่งหมายความว่ามีการใช้ผงเพียง 20% ถึง 30%
เกณฑ์สำหรับอุปกรณ์: เครื่องมือเครื่อง CNC ระดับไฮเอนด์-มีราคามากกว่าหนึ่งล้านดอลลาร์ ซึ่งมากเกินไปสำหรับธุรกิจขนาดเล็กและขนาดกลาง-ที่จะต้องจ่าย ทำให้ยากขึ้นสำหรับเทคโนโลยีที่จะนำไปใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้น
3. การทำความสะอาดโดยใช้แรงสั่นสะเทือนและการไหลเวียนของอากาศ: แนวป้องกันสุดท้ายสำหรับโครงสร้างที่ซับซ้อน
สำหรับสถานที่ที่เครื่องจักรเข้าถึงได้ยาก เช่น ช่องการไหลภายในหรือรูขวาง การทำความสะอาดแบบผงต้องใช้ทั้งการสั่นสะเทือนและกระแสลมแรงดันสูง- ระบบ TCB-100 ของ Zhejiang Tuobo สามารถกำจัดผงที่เหลือได้มากกว่า 95% โดยใช้การสั่นสะเทือนแบบหมุนสามมิติ 360 องศาและอากาศอัด 0.6MPa แต่กลยุทธ์นี้ทำให้การออกแบบโครงสร้างรองรับยากขึ้น:
ข้อจำกัดของรูรับแสง: หากเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องการไหลน้อยกว่า 2 มม. ผงมีแนวโน้มที่จะอยู่ด้วยกันเนื่องจากการกระทำของเส้นเลือดฝอย ในการทำความสะอาด จำเป็นต้องทำความสะอาดด้วยผงอัลตราโซนิก
ปัญหาการใช้พลังงาน โต๊ะสั่นสะเทือนทำงานต่อเนื่อง 8 ชั่วโมง และใช้ไฟฟ้า 15kWh ทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้น
2 เทคนิคการพิมพ์ที่ไม่สนับสนุน: กำจัดปัญหาหลังการประมวลผล-จากแหล่งที่มา
1. การปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสม: การควบคุมพลังงานเข้าอย่างแม่นยำ
Velo3D สามารถพิมพ์โครงสร้างมุมเล็กๆ ที่มีมุมระหว่าง 5 องศาถึง 35 องศา โดยไม่ต้องรองรับ โดยการเปลี่ยนกำลังเลเซอร์และขนาดจุดได้ทันที แนวคิดหลักคือ:
การจัดการอินพุตความร้อน: เพื่อป้องกันไม่ให้บ่อหลอมร้อนเกินไปและพังทลาย ให้ลดความหนาแน่นของพลังงานในบริเวณที่แขวนอยู่เหลือ 80 วัตต์/มม. ² (กระบวนการปกติคือ 120 วัตต์/มม. ²)
วิธีใหม่ในการกระจายผง: ความหนาของชั้นผงสามารถควบคุมได้ภายใน ± 5 μm โดยการพ่นผงผ่านกรวยด้านหน้าและคืนกลับด้วยอุปกรณ์ดูดด้านหลัง ด้วยวิธีนี้ความต้องการการสนับสนุนจึงลดลง
2. ระบบตอบรับแบบเรียลไทม์-: จุดสิ้นสุดของการควบคุม-ลูปแบบปิด
เทคโนโลยี Smart Fusion ของ EOS ใช้กล้องเอกซเรย์ด้วยแสง (OT) เพื่อจับตาดูอุณหภูมิของสระน้ำละลายและอัลกอริธึม AI เพื่อเปลี่ยนการตั้งค่าได้ทันที เทคโนโลยีนี้ลดการสนับสนุนลง 70% และความเค้นตกค้าง 40% ในการพิมพ์เสาอากาศจานดาวเทียม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีคือ:
ความสมดุลของสนามความร้อนหลาย-: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละชั้นได้รับความร้อนในปริมาณเท่ากันโดยการสร้างแบบจำลองสนามอุณหภูมิที่คาดการณ์ไว้ วิธีนี้จะป้องกันไม่ให้ชั้นงอเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่น
คลังพารามิเตอร์แบบปรับเปลี่ยนได้: หากต้องการพิมพ์ที่ไม่รองรับทันที ให้ตั้งค่าแพ็คเกจกระบวนการแยกกันสำหรับวัสดุแต่ละชนิด (เช่น Inconel 718 หรือ Ti6Al4V)
3 การสนับสนุนทางเคมีไฟฟ้า: ความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการศึกษาวัสดุ
1. หลักการแซคริฟิเชียลแอโนด: ควบคุมการกัดกร่อนด้วยวิธีที่เลือก
วิธีการแกะสลักด้วยเคมีไฟฟ้าที่แนะนำของมหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนาจะแยกส่วนรองรับและส่วนประกอบออกโดยทำดังนี้:
ขับเคลื่อนด้วยความแตกต่างที่เป็นไปได้: แบตเตอรี่หลักผลิตจากสารละลายกรดไนตริกโดยใช้เหล็กกล้าคาร์บอน (E องศา =-0.44V) เป็นส่วนรองรับ และสแตนเลส 304 (E องศา =-0.18V) เป็นชิ้นส่วน เหล็กกล้าคาร์บอนจะถูกออกซิไดซ์ก่อน
ออกซิเจนเร่งปฏิกิริยา: เมื่อเติมออกซิเจนแบบฟอง อัตราการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้น 6 เท่า และส่วนรองรับเหล็กคาร์บอนหนา 7 มม. อาจละลายหมดภายใน 6 ชั่วโมง โดยไม่ทำร้ายพื้นผิวสแตนเลส
2. กระบวนการ Hirtisation: ก้าวสำคัญในการทำความสะอาดผงอัตโนมัติ
ด้วยการบำบัดไฟฟ้าเคมีสาม-ขั้นตอน อุปกรณ์ H3000 ของ RENA Technologies จึงให้การสนับสนุนอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
ขั้นตอนการขัดหยาบ: ด้วยการใช้พัลส์ไฟฟ้าเคมีและพลศาสตร์ของไหล ความหยาบเริ่มต้นจะลดลงจาก Ra100 μm เป็น Ra10 μm และขจัดคราบผงที่ตกค้าง 99%
ขั้นตอนการขัดเงาอย่างละเอียด: เทคโนโลยีสำหรับการกำจัดสารเคมีแบบใช้อนุภาค-ช่วยลดความหยาบลงเหลือ Ra2 μ m ซึ่งเป็นที่ยอมรับสำหรับการบิน
ขั้นตอนการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ-: สามารถสร้างเอฟเฟกต์กระจกด้วย Ra0.5 μ m สำหรับการใช้งานระดับสูง- เช่น ส่วนประกอบทางแสง
ในอุตสาหกรรมการแพทย์ ขั้นตอนนี้ได้ผลดีมาก ตัวอย่างเช่น การขัดด้วยกลไกมาตรฐานจะใช้เวลา 4 ชั่วโมงและทำให้มีรอยขีดข่วน ในขณะที่กระบวนการขัดถูใช้เวลาเพียง 45 นาที และทำให้ความหยาบของพื้นผิวสม่ำเสมอดีขึ้นสามเท่า
4, เมทริกซ์การเลือกเทคโนโลยี: คู่มือการตัดสินใจตามสถานการณ์
ประเภทของเทคโนโลยี สถานการณ์ที่สามารถนำไปใช้ได้ ข้อดีและข้อเสีย
เครื่องมือแยกชิ้นส่วนแบบแมนนวลสำหรับการแยกรูปทรงง่ายๆ ส่วนประกอบที่ไม่จำเป็นต้องแม่นยำมากนัก ชิ้นส่วนราคาถูก ชิ้นส่วนที่ใช้งานง่าย ชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มที่จะแตกหัก และชิ้นส่วนที่มีประสิทธิภาพไม่มาก
เครื่องมือกล CNC มีความแม่นยำมากสำหรับการกัดชิ้นงานที่มีพื้นผิวที่ซับซ้อน โดยมีความแม่นยำ ± 0.01 มม. ทำให้อุปกรณ์มีราคาแพงมากและสิ้นเปลืองวัสดุจำนวนมาก
ผงทำความสะอาดแบบสั่นสะเทือนมีช่องการไหลภายในและมีโครงสร้างรูขวางที่ไม่สัมผัสสิ่งใดๆ นอกจากนี้ยังมีการจำกัดรูรับแสงอัตโนมัติและใช้พลังงานมาก
การพิมพ์โดยไม่ต้องรองรับโดยมีมุมยื่นเล็ก ๆ ไม่มี-การประมวลผลภายหลังในการผลิตจำนวนมาก มีอัตราการใช้วัสดุสูง เกณฑ์อุปกรณ์สูง และการแก้ไขข้อบกพร่องพารามิเตอร์ที่ยากลำบาก
การกัดด้วยเคมีไฟฟ้าของวัสดุผสม, ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ-แบบไม่ทำลาย, ระบบอัตโนมัติจำนวนมาก, การจัดการสารเคมีที่ซับซ้อน และเงินจำนวนมากในการเริ่มต้น