Jako doświadczony dostawca w branży procesów drukowania na metalu byłem świadkiem na własne oczy transformacyjnej mocy tej technologii. Drukowanie na metalu, znane również jako produkcja przyrostowa metalu, zrewolucjonizowało sposób, w jaki projektujemy i produkujemy części. Oferuje niezrównaną swobodę projektowania, umożliwiając tworzenie złożonych geometrii, które kiedyś były niemożliwe lub niezwykle kosztowne w produkcji tradycyjnymi metodami. Aby jednak w pełni wykorzystać zalety druku na metalu, konieczne jest przestrzeganie określonych wytycznych projektowych. W tym poście na blogu podzielę się kilkoma kluczowymi uwagami projektowymi dotyczącymi części wytwarzanych w procesie drukowania na metalu.
1. Zrozumienie procesu drukowania na metalu
Przed zagłębieniem się w wytyczne projektowe należy posiadać podstawową wiedzę na temat działania procesu drukowania na metalu. Istnieje kilka rodzajów technologii drukowania na metalu, w tym stapianie w złożu proszkowym (PBF) i osadzanie za pomocą ukierunkowanej energii (DED). W PBF cienką warstwę proszku metalicznego rozprowadza się na platformie roboczej, a wysokoenergetyczny laser lub wiązka elektronów selektywnie topi proszek zgodnie z modelem cyfrowym. Proces powtarza się warstwa po warstwie, aż do ukończenia części. Z drugiej strony DED polega na wprowadzaniu proszku metalicznego lub drutu do stopionego basenu utworzonego przez wiązkę lasera lub elektronów.
Każda technologia ma swoje mocne strony i ograniczenia, które mogą znacząco wpłynąć na projekt. Na przykład PBF generalnie oferuje wyższą rozdzielczość i lepsze wykończenie powierzchni, dzięki czemu nadaje się do skomplikowanych części. Z drugiej strony DED jest bardziej odpowiedni do części o dużej skali i zastosowań naprawczych ze względu na większą szybkość osadzania.
2. Projektowanie pod kątem wykonalności
Grubość ścianki
Jednym z najważniejszych czynników projektowych jest grubość ścianki. W przypadku drukowania na metalu istnieje minimalna grubość ścianki, którą można niezawodnie wydrukować. Jeśli ścianki są zbyt cienkie, mogą nie zostać całkowicie stopione podczas procesu drukowania, co spowoduje słabe lub niekompletne części. Minimalna grubość ścianki uzależniona jest od materiału metalowego i zastosowanej technologii druku. W przypadku większości procesów drukowania na metalu zalecana jest minimalna grubość ścianki 0,5 - 1 mm. Jednak zawsze najlepiej jest skonsultować się z dostawcą usług drukowania na metalu, aby określić dokładną minimalną grubość ścianki dla konkretnego zastosowania.
Struktury wspierające
W druku metalowym często wymagane są konstrukcje wsporcze, które utrzymują część na miejscu podczas procesu drukowania i zapobiegają deformacji. Projektując część, należy wziąć pod uwagę sposób dodawania i usuwania struktur wsporczych. Spróbuj zaprojektować swoją część w sposób minimalizujący potrzebę stosowania konstrukcji wsporczych. Na przykład unikaj wystających obiektów, które są zbyt duże lub strome. Jeśli konieczne są konstrukcje wsporcze, zaprojektuj je tak, aby można je było łatwo usunąć po wydrukowaniu bez uszkodzenia części.
Tolerancje
Drukowanie na metalu zapewnia stosunkowo wysoką dokładność, ale nadal ważne jest uwzględnienie tolerancji w projekcie. Tolerancje odnoszą się do dopuszczalnej zmiany wymiarów części. Osiągalna tolerancja zależy od technologii druku na metalu, materiału i złożoności części. Ogólnie rzecz biorąc, druk metalowy może osiągać tolerancje w zakresie ±0,1 - 0,5 mm. Określając tolerancje w projekcie, upewnij się, że są one realistyczne i osiągalne. Zbyt wąskie tolerancje mogą zwiększyć koszt i czas realizacji części.
3. Wybór materiału
Wybór materiału metalowego jest kolejnym kluczowym czynnikiem w procesie projektowania. Różne metale mają różne właściwości, takie jak wytrzymałość, twardość, odporność na korozję i przewodność cieplna. Wybierając materiał, należy wziąć pod uwagę zamierzone zastosowanie części. Na przykład, jeśli część musi być lekka i mocna, dobrym wyborem mogą być stopy tytanu lub aluminium. Jeśli kluczowym wymaganiem jest odporność na korozję, bardziej odpowiednia może być stal nierdzewna lub stopy na bazie niklu.
Należy również pamiętać, że różne metale mogą mieć różne wymagania dotyczące przetwarzania w procesie drukowania na metalu. Niektóre metale mogą być bardziej podatne na pękanie lub wypaczanie podczas drukowania, co może wymagać specjalnych parametrów przetwarzania lub obróbki końcowej. Jako dostawca procesu drukowania metali możemy dostarczyć szczegółowe informacje na temat właściwości i wymagań dotyczących przetwarzania różnych metali, aby pomóc Ci podjąć świadomą decyzję.
4. Złożoność geometryczna
Jedną z głównych zalet druku metalowego jest możliwość wytwarzania części o złożonej geometrii. Jednakże ważne jest, aby zrównoważyć złożoność geometryczną z możliwością produkcji. Podczas gdy drukowanie na metalu może tworzyć skomplikowane kanały wewnętrzne, struktury siatkowe i kształty organiczne, zbyt złożone projekty mogą zwiększać ryzyko wad i zwiększać koszty produkcji.
Projektując złożone geometrie, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
- Funkcje wewnętrzne: Jeśli część ma elementy wewnętrzne, takie jak kanały lub wnęki, upewnij się, że są one dostępne dla operacji końcowych, takich jak czyszczenie i kontrola.
- Struktury kratowe: Struktury kratowe można zastosować w celu zmniejszenia ciężaru części przy jednoczesnym zachowaniu jej wytrzymałości. Jednakże projekt struktur kratowych powinien być zoptymalizowany, aby zapewnić równomierny druk i dobre właściwości mechaniczne.
- Symetria: Projektowanie części o symetrii może uprościć proces drukowania i zmniejszyć potrzebę stosowania konstrukcji wsporczych.
5. Wykończenie powierzchni
Wykończenie powierzchni części z nadrukiem metalowym może się różnić w zależności od technologii druku i operacji końcowych. Ogólnie rzecz biorąc, drukowane części mogą mieć szorstkie wykończenie powierzchni ze względu na charakter procesu drukowania na bazie proszku. Jeśli wymagane jest gładkie wykończenie powierzchni, konieczne mogą być operacje końcowe, takie jak obróbka skrawaniem, polerowanie lub piaskowanie.
Projektując część, należy wziąć pod uwagę poziom wykończenia powierzchni wymagany dla jej zamierzonego zastosowania. Jeżeli kluczowa jest wysoka jakość wykończenia powierzchni, konieczne może być zaprojektowanie części w sposób umożliwiający łatwą obróbkę końcową. Na przykład unikaj elementów, do których trudno uzyskać dostęp podczas obróbki lub polerowania.
6. Uwagi po przetwarzaniu
Obróbka końcowa jest ważnym krokiem w procesie drukowania metalu, mającym na celu poprawę właściwości i wyglądu części. Typowe operacje po obróbce obejmują obróbkę cieplną, obróbkę skrawaniem, wykańczanie powierzchni i kontrolę.
- Obróbka cieplna: Obróbkę cieplną można zastosować w celu zmniejszenia naprężeń wewnętrznych, poprawy właściwości mechanicznych części i zwiększenia jej odporności na korozję. Projektując część, należy wziąć pod uwagę wymagania dotyczące obróbki cieplnej oraz ich wpływ na wymiary i właściwości części.
- Obróbka: W celu uzyskania ostatecznych wymiarów i wykończenia powierzchni części może być konieczna obróbka skrawaniem. Zaprojektuj swoją część w sposób umożliwiający łatwe operacje obróbki, takie jak zapewnienie wystarczającego dostępu dla narzędzi skrawających.
- Kontrola: Do sprawdzenia wewnętrznej jakości części można zastosować nieniszczące metody badań, takie jak promieniowanie rentgenowskie, badania ultradźwiękowe lub tomografia komputerowa (CT). Zaprojektuj swoją część w sposób umożliwiający skuteczną kontrolę.
Wniosek
Projektowanie części do procesu drukowania na metalu wymaga wszechstronnego zrozumienia technologii, materiałów i procesów produkcyjnych. Postępując zgodnie z wytycznymi projektowymi opisanymi w tym poście na blogu, możesz mieć pewność, że części będą nadawały się do produkcji, spełniają wymagane specyfikacje wydajności i są opłacalne.
Jako wiodący dostawca procesów drukowania na metalu, mamy szerokie doświadczenie w produkcji wysokiej jakości części z nadrukiem metalowym. Oferujemy szeroką gamę usług m.inWsporniki tytanowe z nadrukiem metalowym,Druk 3D w metalu Szybkie prototypowanie, IUsługa druku 3D z tytanu. Jeśli masz projekt wymagający nadruku na metalu, chętnie się z Tobą skontaktujemy. Nasz zespół ekspertów może współpracować z Tobą, aby zoptymalizować projekt, wybrać odpowiednie materiały i zapewnić pomyślną produkcję części. Skontaktuj się z nami już dziś, aby rozpocząć rozmowę na temat Twoich potrzeb w zakresie drukowania na metalu.
Referencje
- Gibson, I., Rosen, DW i Stucker, B. (2015). Technologie wytwarzania przyrostowego: druk 3D, szybkie prototypowanie i bezpośrednia produkcja cyfrowa. Skoczek.
- Wohlers, T. i Gornet, P. (2018). Raport Wohlersa 2018: Stan branży druku 3D i wytwarzania przyrostowego. Współpracownicy Wohlersa.
- Międzynarodowy ASTM. (2019). Standardy wytwarzania przyrostowego. Międzynarodowy ASTM.