Jak usunąć wewnętrzne struktury pomocnicze podczas-przetwarzania końcowego?

一, Poprawa projektu konstrukcji wsporczej: przejście od „biernego usuwania” do „aktywnego zapobiegania”
1. Inteligentny sposób planowania układu podpór
Konstrukcje kratowe lub kolumnowe są powszechne w tradycyjnych systemach nośnych, chociaż mogą pozostawić pozostałości proszku i uszkodzić powierzchnię. Nowoczesny design pomaga zoptymalizować układy za pomocą algorytmów oprogramowania, takich jak:
Podpora ukośna: Podpora ukośna 45 stopni służy do łączenia części i platform drukarskich w skomplikowanych konstrukcjach, takich jak rurociągi. Zmniejsza to liczbę punktów kontaktowych i ułatwia-przetwarzanie końcowe.
Projekt punktu złamania: dodanie elementów w kształcie klepsydry- lub zęba na połączeniu podpory z sekcjami w celu utworzenia „kontrolowanego złamania” w-wcześniej ustawionych słabych punktach. Zapobiegnie to wgłębieniom powierzchniowym, które mogą wystąpić podczas zwykłego cięcia.
Wsparcie regionalizacji: Wykorzystanie oprogramowania do powiększenia projektowanego obszaru wsparcia i skupienia go na mniej istotnych obszarach (takich jak płaszczyzny zamiast powierzchni), co zmniejsza wpływ na powierzchnie funkcjonalne.
2. Strategia różnicowania materiałów
Technologia usuwania elektrochemicznego zaproponowana przez Uniwersytet Stanowy w Arizonie umożliwia „nie-usuwanie niszczące” poprzez selektywną korozję materiałów nośnych (takich jak stal węglowa) przy jednoczesnym zachowaniu głównego korpusu elementu (np. stali nierdzewnej). Technologia ta musi spełniać następujące kryteria:
Różnica potencjałów elektrochemicznych pomiędzy materiałem nośnym a materiałem składowym musi być większa niż 0,2 V. Roztwór elektrolitu musi mieć wysoką selektywność (na przykład szybkość korozji stali węglowej w układzie kwas azotowy + tlen musi być ponad 100 razy większa niż w przypadku stali nierdzewnej). Należy kontrolować czas reakcji, aby zapobiec nadmiernej korozji.
2. Stary sposób pozbycia się rzeczy polegał na znalezieniu równowagi pomiędzy obróbką mechaniczną a obróbką chemiczną.
1. Technologia mechanicznego usuwania rzeczy
Narzędzia ręczne, takie jak szczypce, nożyczki i pilniki, dobrze sprawdzają się w przypadku prostych konstrukcji, ale mogą zarysować powierzchnię części. Na przykład podczas demontażu wspornika łopatki silnika samolotu pozostałości podpory o grubości 0,5 mm należy ręcznie wypolerować, co może zająć do czterech godzin w przypadku każdej części.
Piła taśmowa i cięcie drutem: Cięcie drutem elektroerozyjnym (EDM) umożliwia oddzielanie elementów z bardzo dużą dokładnością, ale jest bardzo kosztowne. Prędkość cięcia piły taśmowej wzrosła o 30%, ale dolna płaszczyzna wymaga ponownej obróbki, aby to naprawić.
Obróbka metodą piaskowania: użycie-ciśnieniowych cząstek piasku z tlenku glinu pod wysokim ciśnieniem uderzających w powierzchnię może jednocześnie usunąć zarówno pozostałości nośnika, jak i warstwy tlenku, ale może również ukryć wady, takie jak mikropęknięcia.
2. Technologia korozji chemicznej
Kwaśny roztwór, taki jak mieszanina kwasu fluorowodorowego i kwasu azotowego, może powodować erozję nośników ze stopu tytanu. Należy jednak ostrożnie kontrolować temperaturę (poniżej 40 stopni Celsjusza) i czas (mniej niż 15 minut), w przeciwnym razie powierzchnia elementów stanie się bardziej szorstka.
Roztwór z zasadą: Roztwór wodorotlenku sodu jest dobry w przypadku nośników na bazie aluminium-, ale należy go później zneutralizować, aby zapobiec kruchości wodorowej.
Polerowanie elektrochemiczne: Proces ten usuwa pozostałości nośnika poprzez rozpuszczanie anodowe i sprawia, że ​​powierzchnia jest gładsza (wartość Ra można obniżyć do mniej niż 0,2 μm), ale sprzęt jest dość drogi.
3, Fuzja: zautomatyzowane rozwiązanie wykorzystujące roboty i sztuczną inteligencję
1. Roboty wspomagające system
Firma Solukon w Niemczech wyprodukowała system SFM-AT800, który wykorzystuje następujące technologie do automatyzacji usuwania:
Sterowanie połączeniami wieloosiowymi-: 6-osiowy robot jest wyposażony w głowice tnące, szlifierki kątowe i inny sprzęt, który pozwala mu pracować ze skomplikowanymi systemami wewnętrznymi.
Zmień sprzężenie zwrotne siły: monitorowanie-siły skrawania w czasie rzeczywistym (<5N) and automatic adjustment of feed speed to avoid damage to the part;
Moduł do recyklingu proszku: Zintegrowany odkurzacz podciśnieniowy, który poddaje recyklingowi 98% zebranych rzeczy, co ogranicza ilość odpadów.
2. Ulepszanie procesów-opartych na sztucznej inteligencji
System Rivelin Robotics NetShape w Wielkiej Brytanii wykorzystuje algorytmy uczenia maszynowego:
Przewidywanie defektów: wykorzystaj dane z przeszłości do skonstruowania modelu rozkładu pozostałości, aby móc z wyprzedzeniem zaplanować najlepszy sposób usunięcia defektu;
Dopasowanie narzędzia: Automatyczna zmiana parametrów skrawania (prędkość, posuw) w zależności od twardości materiału (np. Inconel 718 vs stop aluminium);
Dobra kontrola w-pętli zamkniętej: skanowanie 3D pozwala w czasie rzeczywistym określić stopień chropowatości powierzchni, a czas polerowania można zmieniać na bieżąco.
4, Nowe technologie: od „usunięcia” do „niewspartej” produkcji
1. Projektowanie optymalizacji topologii
Korzystanie z oprogramowania takiego jak Altair OptiStruct może pomóc w wzmocnieniu konstrukcji, jednocześnie zmniejszając ilość potrzebnego wsparcia. Na przykład optymalizacja topologii zmniejszyła objętość obsługi danego wspornika satelitarnego o 60%, a czas potrzebny na jego przetworzenie o jedną-trzecią jego pierwotnego rozmiaru.
2. Technologia podtrzymywania ciekłego metalu
Firma ExOne ze Stanów Zjednoczonych opracowała system podpór z ciekłej cyny, który wypełnia obszar zadrukowywany ciekłym metalem. Po wydrukowaniu jest podgrzewany do 232 stopni, aby stopić cynę i wypuścić ją, co nazywa się „usuwaniem bez pozostałości”. Metodę tę stosowano do wytwarzania części samolotów ze stopu tytanu, dzięki czemu usuwanie podpór stało się dziesięciokrotnie łatwiejsze.
3. Druk za pomocą pola magnetycznego
Technologia proszku magnetycznego opracowana przez MIT wykorzystuje zewnętrzne pole magnetyczne do regulowania sposobu rozprowadzania-niemagnetycznego proszku metalu, tworząc tymczasową konstrukcję nośną w zawieszonym obszarze. Po wydrukowaniu użyj odwróconego pola magnetycznego, aby proszek znikł automatycznie. Działa to dobrze w przypadku materiałów reagujących na magnesy, w tym stopów kobaltowo-chromowych.
5, Problemy i najlepsze praktyki w branży
1. Analiza typowego przypadku
W przemyśle lotniczym firma GE Aviation skróciła czas potrzebny na obróbkę dysz paliwowych silnika LEAP z 72 do 8 godzin poprzez automatyzację systemu. Zwiększyło to roczną zdolność produkcyjną 15-krotnie.
Firma Stryker stosuje technikę usuwania elektrochemicznego w leczeniu panewek, co obniża współczynnik podparcia resztkowego z 3% do 0,05%. Spełnia to rygorystyczne standardy FDA dotyczące uwalniania jonów metali.
2. Główne problemy
Bilans kosztów: zwrot inwestycji w sprzęt do automatyzacji może zająć do 5 lat, a małe i średnie-przedsiębiorstwa nadal wykonują wiele pracy ręcznie.
Ograniczenia materiałowe: Technologię elektrochemiczną można stosować tylko w przypadku określonych kombinacji materiałów i musi ona być bardziej elastyczna;
Precyzyjna kontrola: Nawet jeśli nie jest już możliwa obsługa skomplikowanych systemów wewnętrznych, takich jak kanały chłodzące, nadal konieczna jest interwencja fizyczna.