Kao dobavljač metalnog 3D ispisa, iz prve sam ruke bio svjedok transformativne snage ove tehnologije u raznim industrijama. Metalni 3D ispis, poznat i kao proizvodnja aditiva, nudi neusporedivu slobodu dizajna i mogućnost stvaranja složenih geometrija koje su nekada bile nemoguće ili izuzetno teško proizvesti tradicionalnim proizvodnim metodama. Međutim, kako bi se u potpunosti iskoristili prednosti metalnog 3D ispisa, ključno je slijediti određena pravila dizajna. U ovom postu na blogu podijelit ću neka ključna razmatranja dizajna koja vam mogu pomoći u postizanju optimalnih rezultata u vašim metalnim projektima 3D ispisa.
Razumijevanje osnova metalnog 3D ispisa
Prije nego što zaronite u pravila dizajna, važno je imati osnovno razumijevanje kako funkcionira metalni 3D ispis. Postoji nekoliko različitih metalnih procesa 3D ispisa, ali najčešći uključuju fuziju u prahu (PBF) i usmjereno taloženje energije (DED).
U fuziji u prahu, tanki sloj metalnog praha širi se na platformu za izgradnju, a visoko energetski laser ili elektronski snop selektivno topi prah prema digitalnom modelu. Ovaj postupak se ponavlja sloj prema sloju dok se konačni dio ne dovrši. S druge strane, usmjereno taloženje energije uključuje unošenje metalnog praha ili žice u rastopljeni bazen koji je stvorio laser ili elektronski snop, izgrađujući dio na sličnom sloju - po sloju.
Svaki postupak ima svoje prednosti i ograničenja, što može utjecati na pravila dizajna. Na primjer, PBF općenito nudi veću razlučivost i bolju površinsku završnu obradu, ali može imati ograničenja u pogledu veličine dijela. DED je, s druge strane, prikladniji za veće dijelove i može se koristiti za popravak i prevlačenje.
Debljina zida
Jedno od najosnovnijih pravila dizajna u metalnom 3D ispisa je pažljivo pozornost na debljinu zida. Minimalna debljina stijenke koja se može ispisati ovisi o procesu metalnog 3D ispisa, vrsti metala koji se koristi i geometriji dijela.
Općenito, tanji zidovi mogu dovesti do bržeg vremena ispisa i manje korištenja materijala, ali također trebaju biti dovoljno gusti da izdrže postupak ispisa bez urušavanja ili iskrivljenja. Za većinu metalnih procesa 3D ispisa preporučuje se minimalna debljina stijenke od oko 0,5 - 1 mm. Međutim, to može značajno varirati. Na primjer, kod nekih visokih preciznih aplikacija koje koriste PBF s određenim metalima, debljine stijenke mogu biti niže od 0,2 mm, ali to zahtijeva pažljiv dizajn i optimizaciju procesa.
Ako su zidovi previše debeli, to može dovesti do duljeg vremena ispisa i povećanih troškova materijala. Uz to, debeli zidovi mogu biti skloniji unutarnjim naprezanjima i pucanju tijekom postupka hlađenja. Stoga je važno pronaći pravu ravnotežu na temelju specifičnih zahtjeva vašeg dijela.
Potporne strukture
Podrška konstrukcije često su potrebne u metalnom 3D ispisa kako bi se zadržale značajne značajke i spriječile da se progutaju ili sruše tijekom postupka ispisa. Prilikom dizajniranja svog dijela važno je razmotriti kako će se potporne strukture dodavati i ukloniti.
Prekrivanje veće od 45 stupnjeva od horizontalne obično zahtijeva podršku. Međutim, neki napredni procesi i softver za 3D ispis mogu optimizirati strukture podrške kako bi umanjili njihovu upotrebu. Na primjer, neki algoritmi mogu generirati rešetke - poput potpornih struktura koje koriste manje materijala i lakše ih je ukloniti.
Prilikom dizajniranja dijelova s obzirom na strukture potpore, pokušajte orijentirati dio u volumenu izrade kako biste umanjili potrebnu količinu podrške. Na primjer, ako dio ima veliku prevelinu površinu, lagano je rotiranje može smanjiti kut prekrivanja i potencijalno eliminirati potrebu za opsežnom potporom.
Nakon tiskanja, potporne strukture treba ukloniti. To može biti vrijeme - konzumiranje i rad - intenzivan proces, posebno za složene geometrije. Stoga je važno dizajnirati dijelove na način koji uklanjanje podrške čini što lakšim. Na primjer, stvaranje malih značajki ili ostavljanja praznina između podrške i dijela može pojednostaviti postupak uklanjanja.
Geometrijska složenost
Jedna od glavnih prednosti metalnog 3D ispisa je njegova sposobnost stvaranja složenih geometrija. Međutim, ekstremna geometrijska složenost također može predstavljati izazove.
Unutarnji kanali i šupljine uobičajeni su u metalnim 3D ispisanim dijelovima, posebno u primjenama kao što su izmjenjivači topline i komponente protoka tekućine. Prilikom dizajniranja unutarnjih kanala važno je osigurati da su dostupni za post -obradu, poput čišćenja i pregleda. Promjer unutarnjih kanala trebao bi biti dovoljno velik da omogući uklanjanje bilo kojeg labavog praha ili krhotina koji se nakon ispisa mogu zarobiti. Često se preporučuje minimalni promjer od oko 1 - 2 mm, ali to može varirati ovisno o postupku ispisa i vrsti metala.
Šuplji dijelovi se također mogu stvoriti pomoću metalnog 3D ispisa, što može značajno smanjiti upotrebu težine i materijala. Međutim, važno je osigurati odgovarajuću debljinu stijenke i ojačanje kako bi se osigurao strukturni integritet šupljeg dijela.
Složene geometrije također mogu povećati vjerojatnost unutarnjih naprezanja i zaostalih naprezanja tijekom postupka ispisa. Ovi stresi mogu dovesti do iskrivljenja, pucanja ili dimenzionalnih netočnosti u konačnom dijelu. Stoga je važno koristiti tehnike stresa - reljefne, poput toplinske obrade, i dizajnirati dijelove s značajkama koje mogu pomoći ravnomjernijim raspodjelom naprezanja.
Površinski završetak
Površinski završetak metalnog 3D ispisanog dijela može se razlikovati ovisno o postupku ispisa i koracima obrade. Općenito, kao - tiskani metalni 3D ispisani dijelovi imaju relativno grubu površinu.
Prilikom dizajniranja svog dijela, razmotrite potrebnu površinsku završnu obradu za njegovu namjeravanu primjenu. Ako je potrebna glatka površinska završna obrada, mogu biti potrebni dodatni koraci za obradu poput obrade, poliranja ili elektropleta. Međutim, ovi koraci za obradu mogu dodati vrijeme i troškove proizvodnom procesu.
Da biste smanjili potrebu za opsežnom obradom, pokušajte dizajnirati dijelove s površinama koje su paralelne s smjerom izrade. Površine koje su okomito na smjer izrade imaju teže da imaju grubiji završetak zbog sloja - prema sloju prirode procesa ispisa. Uz to, neki metalni procesi 3D ispisa nude mogućnost ispisa s finim debljinom sloja, što može poboljšati površinsku završnu obradu, ali to također može povećati vrijeme ispisa.
Odabir materijala
Izbor metalnog materijala za vaš projekt 3D ispisa također je važno razmatranje dizajna. Različiti metali imaju različita svojstva, poput čvrstoće, duktilnosti, otpornosti na koroziju i toplinske vodljivosti.
Uobičajeni metali koji se koriste u metalnom 3D ispisa uključuju nehrđajući čelik, titanij, aluminij i legure na bazi nikla. Svaki metal ima svoj jedinstveni skup pravila i razmatranja dizajna. Na primjer, Titanium je lagan i jak metal, ali ima relativno visoku talicu i može biti teže ispisati u usporedbi s nekim drugim metalima. Aluminij je lagan i ima dobru toplinsku vodljivost, ali može zahtijevati posebno rukovanje kako bi se spriječilo oksidaciju tijekom postupka ispisa.
Pri odabiru metala razmotrite mehaničke, kemijske i toplinske potrebe vašeg dijela. Također, uzmite u obzir dostupnost i troškove metala. Neki specijalni metali mogu biti skuplji i imaju duža vremena.
Usporedba s plastičnim 3D ispisa
Iako metalni 3D ispis nudi brojne prednosti, također je važno primijetiti razlike u odnosu naPlastični 3D ispis. Plastični 3D ispis općenito je više troškova - učinkovit za prototipiranje i proizvodnju niske volumena, a nudi širi raspon boja i svojstava materijala. Međutim, plastični dijelovi obično imaju nižu otpornost na čvrstoću i toplinu u usporedbi s metalnim 3D ispisanim dijelovima.
U smislu pravila dizajna, plastični 3D ispis može imati različite zahtjeve za debljinom stijenke, potpornim strukturama i površinskom završnom obradom. Na primjer, plastični dijelovi često mogu imati tanje zidove i mogu zahtijevati manje opsežne potporne strukture zbog niže temperature taljenja i različitih svojstava materijala.
Zaključak
Zaključno, slijeđenje ovih pravila dizajna može vam pomoći da postignete bolje rezultate u metalnom 3D ispisa. Pažljivo razmatrajući debljinu stijenke, potporne strukture, geometrijsku složenost, završnu obradu površine i odabir materijala, možete optimizirati svoj dizajn dijela za specifične mogućnosti metalnog 3D ispisa.
Ako ste zainteresirani za istraživanje mogućnostiMetalni 3D ispisZa vaše projekte potičem vas da posegnete i započnete razgovor. Naš tim stručnjaka spreman je pomoći vam u svakom koraku procesa, od optimizacije dizajna do post -obrade. Bez obzira jeste li u zrakoplovnom, automobilskom, medicinskoj ili bilo kojoj drugoj industriji, metalni 3D ispis može ponuditi jedinstvena rješenja za vaše proizvodne izazove. Kontaktirajte nas danas kako biste razgovarali o svojim zahtjevima i iskoristili najnoviji napredak u tehnologiji metala 3D ispisa.
Reference
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2015). Tehnologije za proizvodnju aditiva: 3D ispis, brzo prototipiranje i izravna digitalna proizvodnja. Springer.
- Kruth, J.-P., Leu, MC, & Nakagawa, T. (2003). Napredak u proizvodnji aditiva i brzog prototipa. CIRP Annals - Proizvodna tehnologija, 52 (2), 525 - 540.
- Wohlers, T., i Wohlers Associates. (2020.). WOHLERS izvještaj 2020: 3D tiskanje i stanje proizvodnje aditiva u industriji. Wohlers Associates.
