Metal 3D Baskı Parça İşlemesinde Zorluklar ve Çözümler

Hassas yüzeyler oluşturmak için birçok 3D baskılı metal parçanın işlenmesi gerekir.Bununla birlikte, 3D baskılı parçalar genellikle karmaşık geometrik şekillere sahip hafif parçalardır ve bu da sonraki işleme için zorluklar getirir.3D baskı parçalarını işlerken, 3D baskının sertliğinin işleme gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını, bu 3D baskı parçalarının karmaşık yapılarla nasıl kenetleneceğini ve bir dizi sorunu göz önünde bulundurmak gerekir.Katmanlı üretim uzmanları tarafından paylaşılan bir vaka üzerinden 3D baskılı metal parçaların işlenmesindeki zorlukları ve çözümleri tartıştık.

3D baskı, tasarım üzerinde çok az kısıtlama olan esnek bir teknolojidir.Tasarımcılar, 3D baskı teknolojisinin yardımıyla hafif yapılar ve entegre işlevlere sahip entegre yapılar gibi bazı karmaşık tasarım şemalarını gerçekleştirebilir.Ancak, eklemeli imalat teknolojisinin bu avantajları, daha sonraki işlemeden kaynaklanan zorluklar dikkate alındığında bazen zayıflayabilir.Sonraki işlemede karşılaşılan zorluklar, ilk tasarım ve eklemeli imalat parçalarının imalatında tam olarak dikkate alınmazsa, parça işleme hatası nedeniyle kayıplar meydana gelebilir.
3D baskılı parçaların genellikle doğru yuvarlak delikler ve pürüzsüz ve düz yüzeyler elde etmek için işlenmesi ve ardından diğer parçalarla birleştirilmesi gerekir.Bununla birlikte, 3D baskı parçalarının karmaşık hafif yapısı, bazen yetersiz sertlik nedeniyle işleme sürecine uyum sağlayamaz.Ayrıca karmaşık yapı, iş parçasının güvenli bir şekilde sıkıştırılmasının zorluğunu da artırır.

bitirme zorlukları
1. 3D baskılı parçaların rijitliği, işleme sırasında taşınan yükü karşılamaya yeterli mi?Parça aletten sapıyor ve aletin titreşmesine neden olan ve zayıf işleme etkisine yol açan titreşim üretiyor mu?3D baskı parçalarının rijitliği işleme gereksinimlerini karşılamak için yeterli değilse, bu sorunları çözmek için hangi çözümler kullanılabilir?
2. Sertlik sorunu çözülürse, sıradaki zorluk takım tezgahının nasıl hizalanacağıdır.3D baskılı parçalarda baskı sırasında bir miktar deformasyon olabilir ve net veri eksikliği olabilir, bu da 3D baskılı parçaları işlerken önce parçaların "iyi" kısmını bulmak gerektiği anlamına gelir.Parçanın optimal 5 eksenli hizalamasını elde etmek çok önemlidir.
Renishaw, metal bir 3D baskılı mikrodalga kılavuz çubuğu aracılığıyla 3D baskılı parçaların finisajında ​​karşılaşılan zorlukları ve çözümleri araştırdı.İşleme öncesi hazırlıktan parçaların son finişine kadar toplam 9 adım vardır.
Soldaki şekil, geleneksel tasarım fikirleri ve birkaç parçadan oluşan imalat yöntemleri ile üretilen kılavuz çubuğu göstermektedir;Sağdaki şekil, entegre bir parça olan 3D baskılı kılavuz çubuğu göstermektedir.Orijinal parça ile karşılaştırıldığında, ağırlığı yarı yarıya azalır.Bu, telekomünikasyon uyduları için tasarlanmış bir parçadır.Bu parça için temel performans gereksinimleri hafiftir, mikrodalga iletim verimliliğini artırır ve bu parçanın uydu yükleri için alan gereksinimlerini azaltır.

Çözüm
Adım 1: İstenen kesme kuvvetini oluşturun
İlk olarak, deneyler yoluyla işleme için gerekli olan 3B baskı parçalarının yeterli sertliğe sahip olup olmadığını değerlendirin.
Dinamo Verileri tekrarlanan yükü gösterir ve tepe kuvvetinin orta değerin yaklaşık iki katı olduğu görülebilir.Parça üzerindeki yükü nasıl etkilediğini görmek için farklı derinliklerde kesmeyi de deneyebilirsiniz.
Adım 2: Kesme kuvvetini simüle edin
Simülasyon süreci boyunca, parçanın serbest ucu etrafındaki flanş kenarı işlemenin belirgin sapmaya (150 μm'den büyük) neden olduğu ve sonlu eleman analizinin de eşit olmayan kesmeye yol açabilecek belirgin bozulma gösterdiği bulunmuştur.
Adım 3: İlk kesme testi
İşleme yukarıdaki koşullar altında gerçekleştirilirse, parçalar takımdan sapacak ve geri tepecek, bu da yüzey titreşimi, takım titreşimi ve diğer sorunlara neden olacaktır.Bu sorunların sonucu zayıf yüzey kalitesidir.
Bu sorunları çözmenin yolu ise kesme işleminde parçaların rijitliğini arttırmaktır.Sertliği iyileştirmek için iki adım vardır, biri 3D baskı parçalarının tasarımını ayarlamak, diğeri ise işleme sırasında bağlama modunu değiştirmek.İlk olarak, tasarımı ayarlayarak bu sorunları nasıl çözeceğimizi anlayalım.

Adım 4: 3D baskı parçalarının tasarımını değiştirerek işlemenin zorluklarını karşılayın
3D baskılı parçaların tasarımını değiştirmenin amacı, parçaları daha sert hale getirmektir.Bu durumda tasarımcı, kesme testinde görülen kusurları azaltmak için parçaların her iki ucundaki bileşenleri birbirine bağlayan bir destek yapısı ekledi.
Veya daha karmaşık olan iki uç bileşen arasına bağlı bir kafes yapısı ekleyin.Tasarım şemasını ayarlayarak sertliği iyileştirmenin dezavantajı, diğer bileşenlerin kapladığı alanı etkileyebilecek ve tasarımın genel verimliliğini azaltabilecek şekilde parçaların kapladığı hacmi artırmasıdır.Dikkate değer bir diğer sorun, geleneksel iş parçası bağlama modunda, ayar ve tasarımdan sonra parçaların hala işleme gereksinimlerini karşılayamamasıdır, bu nedenle parçaların bağlama modunun yeniden gözden geçirilmesi gerekir.

Adım 5: Parçaları bağlama yöntemini yeniden gözden geçirin
Bu durumda, yeniden sıkıştırma yönteminin özel çözümü, 3D baskı parçası için özelleştirilmiş bir fikstür tasarlamak ve özelleştirilmiş fikstürü doğrudan 3D baskı ekipmanı ile üretmek, parça deformasyonu ve yüzey hasarı riskini azaltmak, 3D baskıyı yapmaktır. işleme özelliklerine daha yakın parça, sapma ve titreşimi azaltır.
Adım 6: Özelleştirilmiş fikstürün modellenmesi
Fikstürdeki 3D baskılı parçaların sonlu eleman analizi sırasında tasarımcı, parçadaki "düz" yapının daha iyi sıkıştırılmasıyla sertliğin daha da iyileştirilebileceğini buldu.
Adım 7: İşleme hazırlığı

3D baskı parçalarının tasarım ayarı ve kişiye özel fikstürlerin tasarım ve imalatını tamamladıktan sonra talaşlı imalat hazırlık aşamasına geçebiliriz.
Şekil, sonraki işleme için 5 eksenli hizalama oluşturmak üzere esnek gösterge üzerinde ölçülen topoloji optimize edilmiş 3D baskı parçasını göstermektedir.
Bu süreçte mekanik milin doğrusal ve dönme hareketi, doğru parça üretmek için gereken toleransları aştığında hatalar meydana gelir.Bu durumda mühendis, bu sorunları belirlemek ve izlemek için Renishaw temaslı prob ve ölçüm yazılımı NC Checker'ı kullandı.

Adım 8: Parça kurulumu
Geleneksel parça işlemede, genellikle ilk olarak referans düzlemleri oluşturulur ve daha sonra bu unsurlar, sonraki parça işleme operasyonları için parçaları hizalamak ve konumlandırmak için kullanılır.Bununla birlikte, bu durumda 3D baskı parçası için geleneksel yöntem izlenmedi, çünkü diğer tüm yüzeyler oluşturulduktan sonra hassas veri son işleme operasyonuna eklenmelidir.
3D baskı parça ayarının zorluğu, parçanın gerçek şekline göre ayarlamaktır; bu, hassas özelliklerin kesilmesinin planlandığı tüm alanlarda parçanın malzeme durumunu anlamayı, işleme toleransını, parça deformasyonunu hesaba katarak içerir. ve diğer faktörler.Bu durumda tasarımcı, tutarlı ve verimli kesim sağlamak için tüm bu konumlarda yeterli malzeme bırakmaya çalışır.Bu adımda, sonlandırmanın "en uygun" ayarını bulmak için prob ve ölçüm yazılımı hala kullanılabilir.
Son işlem için 3B yazdırılmış bir parça oluşturmanın başka bir yolu, parçayı ölçmek ve hizalama yapmak için mağazada programlanabilir özellikleri kullanmaktır.Bu yöntem, daha büyük toplu uygulamalar için daha uygundur.

Adım 9: İşleme
Yukarıdaki 8 adımın hazırlanmasıyla elde edilen bileşenler, tolerans aralığında kritik boyutlara sahiptir ve iyi yüzey kalitesi gösterir.Erken kesme testleri ile karşılaştırıldığında, takım titreşimi ve aşınması büyük ölçüde azaltılmıştır.
İşleme, genellikle aynı zamanda uçuş ve risk içeren bir süreç olan metal 3D baskı süreç zincirinin bir parçasıdır.İşleme başarısız olursa, değerli bir 3D baskı parçası hurdaya çıkarılır.Talaşlı imalatta karşılaşılan zorluklar, 3D baskılı parçalar tasarlamanın başlangıcında dikkate alınabilirse, arıza riskinin azaltılmasına yardımcı olacaktır.