מה זה Layer Thickness in DMLS?

(FLT:0)Direct Metal Sintering (DMLS)BuildFLT) 1 שייך למשפחת היתוך של אבקת אבקת שומן של תהליכי ייצור תוספים.In DMLS a לייזר ממזג חלקיקים אבקת מתכת על ידי שכבה כדי לבנות חלק קרוב לאינטרנט-אפר.FLT:2Layer עוביFLT 3 הוא הגובה האנכי של כל שכבת יחיד אשר מתפשט, והוא מומס, באופן ישיר, כי הוא חלק חזק ביותר, הוא בעל השפעה, הוא בעל השפעה.

מערכות DMLS מסחריות מציעות בדרך כלל עוביים בטווח של FPLT:0 μm ל 100 μmigFLT:1, עם 30 מיקרומטר ו 60 מיקרומטר להיות ברירת מחדל נפוצה עבור חומרים רבים. מכונות מתקדמות יכול לפעמים ללכת כמו 15 מיקרומטר או עבה כמו 120 מיקרומטר עבור ⁇ ספציפיות.

עובי שכבתי אינטראקציה עם כל משתנה בתהליך אחר - כוח אלס, מהירות סריקה, ספיגה, וחלוקה בגודל חלקיקים אבקה אופטימיזציה של השילוב עבור יישום נתון דורש הבנה כיצד עובי משפיע על שני המדדים האיכותיים ביותר: FLT:0accuracycioFLT:1 ו-FLT:2chanical PowerFLT 3:2mechanical PowerFLT 3: 2.

ההשפעה של שכבת תותבות בחלקה

(ב) ב-DMLS יש ההרחבה:0 (הדיוק הדידקטי) (בשיתוף החלק הסופי תואם את מודל ה-CAD), FLT:2surface EndveFLT 3 (גיל ומרקם), ו-FLT:4geometric fidelityFLT:5 (reproduction of Fine Features, pinhangs) ממלא תפקיד מרכזי בכל תחומי ה-החלק הזה.

מעבר לים וכבדות

ההשפעה הגלויה ביותר של עובי שכבתי היא על איכות פני השטח. כי DMLS בונה חלקים מ פרוסות אנכיות דיסקרטיות, כיוון הבנייה תוצאות בכיוון אופייני:0-שלב-שלב דפוס העליון של שלב 1 על פני השטח נטויים.חומרה של צעד זה למטה הוא פרופורציה ישירות לשכבות הרטובות - 20 מיקרומטר ל-מטר - פרוספקטציה כל כך נמוכה של 5 מעלות צלזיוס -2, אשר לעתים קרובות ניתן לייחס למידות טבעיות של חומרת-Fal של חומרת-FD2, אשר עשוי להיות בעל נטייה טבעית.

שכבות Thicker, 60 מיקרומטר ומעלה, לייצר שלבים בולטים יותר, במיוחד על פני השטח הזווית הרדוד. עבור מדרון 45 מעלות, שכבת מיקרומטר 60 מניבה גובה של בערך 42 מיקרומטר, בעוד שכבת μm 30 μm מניבה רק 21 מיקרומטר. הבדל זה הוא בקלות גלוי ויכול להתפשר על פני אסתטי או פונקציונלי של רכיבים כגון טורבינות, שתלים, או תבניות, ולכן דורש לעתים קרובות שכבות.

עם זאת, היחסים אינם ליניאריים בלבד.שכבות דקות מאוד (נמוך 20 מיקרומטר) עלולות להוביל להפצת אבקה גרועה או להפחתה מופרזת של שכבות קודמות, פוטנציאל להציג אי סדירות על פני השטח.לכן, המינימום המעשי נקבע לעתים קרובות על ידי זרימת אבקה ועיצוב להב.

סובלנות ממדית

עובי שכבתי משפיע על האופן שבו הלייזר יכול לשחזר תכונות בסדר גודל.שכבות דקנר מאפשרות לייזר לפתור פרטים קטנים יותר כי האזור המושפע החום הוא יותר הכלול בכיוון האנכי.עבור קירות:0thin, חורים קטנים, וחוד חדה של גליאומטריה 1, 30 שכבות מיקרומטר בדרך כלל להשיג סובלנות של ±0.05 מ"מ ל ±0.1, בעוד ש- 60m עשוי לפשט את ה-PTD.

תכונות פנימיות כגון מבנים LIattice או ערוצי קירור תואמים גם ליהנות משכבות דקות. a עוקץ דק ב lattice עשוי להיות רק שניים או שלושה שכבות גבוהות אם בנוי עם שכבות עבות, המוביל גיאומטריה מוגדרת גרועה או היתוך לא שלם.עם שכבות דק יותר את העוקץ ניתן לבנות מ הרבה יותר voxels, שיפור הדיוק והשלמות המבנית.

דיוק ממדי מושפע גם משכבות מתכווצות תרמיות.מדיק כרוכות בריכות גדולות יותר שיכולות להציג מתח חיוורי גדול יותר ועיוותים.שכבות דקות, תוך בניית איטי יותר, לעתים קרובות לייצר חלקים שדומים פחות כי ה ⁇ התרמית הם קטנים יותר ויותר אחידים.זה קריטי במיוחד עבור FLT:0large, GeometriesFLT:1 נוטה להתכרבל.

אפקט Stair-Stepping (Cuspגובה)

השגיאה העליונה היא מתמטית שתוארה על ידי גובה FLT:0 (גובה ⁇ ) 1LT: המרחק בין פני השטח המדרדרים האידיאלי לבין פני השטח בפועל על פני השטח = עובי × cos( ⁇ ) שבו ⁇ הוא זווית משכבות אנכיות (Ditner Layer) יכול להפחית עובי עבודה גבוה במידה רבה, שיפור הדיוק הכולל של משטחים כי הם כמעט אופקיים, כמעט, כלומר, בגובה של 2 ° (Fal) הוא גבוה מאוד, אך הוא גבוה מאוד, אך הוא גבוה מאוד, אך הוא גבוה יחסית, אך הוא גבוה יחסית, אך הוא גבוה מאוד, אך ורק על פני השטח השכבה גבוהה מאוד, אך הוא גבוה למדי, אך הוא גבוה למדי, אך ורק על פני השטח השכבה גבוהה.

משיכת אוויר יוצרת גם נקודות ריכוז מתח שיכולות להשפיע על חיי עייפות, במיוחד בחלקים הנמצאים בעומס מחזורי. לכן, שליטה על עובי שכבתי היא לא רק בעיה איכות פני השטח אלא גם דאגה פונקציונלית.

השפעת שכבת הדחיסות על כוח מכני

תכונות מכניות ב DMLS נשלטות על ידי איכות המתכת של ההיתוך בין שכבות.הממשק בין שכבות מוצלחות הוא נקודה חלשה פוטנציאלית כי זה לעתים קרובות מכיל FLT:0 כלולה חד-חמצני, חוסר היתוך פוליוזי, או די רטיבה אפסית של FLT:1.

כוח טיס וכניעה

מחקרים רבים הראו כי הפחתת עובי שכבתי בדרך כלל מגבירה את כוח ה-FLT:0 (0) ותשואות כוח קידוד 1 של חלקי DMLS. לדוגמה, Ti-6Al-4V שנבנה ב-30 מיקרומטר מציג באופן עקבי את חוזקות הפריון האולטימטיבי (UTS) של 1,150-1,250 מ"א ותשואות של 1,050-1,150, בעוד ש- 60 מ"מ"מ) עלולות לחדורות לדרגה גבוהה יותר לדרגה גבוהה יותר של פחמן (F) של פחות) של 1,150) של פחות מ-FL.

(התוצאה היא תלות חומרית (עבור FLT:0) Inconel 718FLT:1, סופר-כלוי מבוסס ניקל, שכבות דקות (20 μm) יכול לשפר את UTS ב 5–10% בהשוואה ל-40 שכבות מיקרומטר, תוך שמירה על קידוד (FLT:217-4 PH) פלדה אל-פלט 3LT, ההפחתה של כוח מ μm ל μm עד 60 מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) היא לעתים קרובות נמוכה יותר (אך)

בניית אוריינטציה גם אינטראקציה עם עובי שכבתי:0Horizontal (נפח) בונה OVAFLT:1 נהנה פחות משכבות דקות כי השכבות גדולות באזור, וההיסטוריה התרמית שולטת. Vertical (upright) בונה, עם הרבה שכבות קטנות, להראות מתאם חזק יותר בין שכבות דקות וכוח גבוה.

עייפות ודוכסות

(FLT:0) חיי FLT:1 רגישים מאוד לאי סדרי פני השטח פגמים פנימיים.מכיוון מדרגה למעלה ונפיחות מופחתים גם עם שכבות דק יותר, הביצועים העייפות משתפר באופן משמעותי. חלק DMLS שנבנה ב 20-30 מיקרומטר עשוי להציג מגבלת עייפות (למשל, 107 מחזורים) 20–30% יותר מאשר אותו חלק בנוי ב -60- 10- 30 מטר של שיפור פני השטח (%) פחות מ- 2.

עם זאת, יש נקודת החזרה מופחתת (שכבות דקות קיצוניות) יכול לפעמים להפחית את הנקטריות אם הקלט החום הופך מוגזם, המוביל להזדקנות או לשחיקה של המבנה המיקרו.עבור כל חומר יש חלון אופטימלי שבו כוח ודוכסיות הן שיא.

פשטות ושחיתות

עובי שכבתי משפיע על הסוג והדחיסות של הנפיחות.שכבות דקנר מקדםות את החלקים צפופים (>99.9% צפיפות יחסית) irFLT:1 כי כל שכבה מוחזרת יותר ביסודיות.

  • (FLT:0)Lack-of-fusion porosityph:1 ; ריקלים גדולים ולא סדירים בין שכבות, לעתים קרובות מוארים במטוס הבנייה.
  • (FLT:0) גרסאות פורוסיות (FLT:1) - נקבוביות קטנות של גז מלוכד אבקה או תהליך; פחות מושפע על ידי עובי אבל ניתן להחמיר אם שכבות דקות דורשות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר.

אופטימיזציה דורשת התאמה של כוח לייזר ומהירות סריקה כדי לשמור על צפיפות האנרגיה:0 stable Pool Poolbouph 1 עבור כל עובי. a נפוץ מדריך הוא לשמור על צפיפות האנרגיה (J /mm3) קבוע, אבל זה רק נקודת התחלה. בפועל, שכבות דק יותר מאפשרות כוח לייזר נמוך יותר (פחתת מתח תרמי) תוך השגת התכה מלאה.

שיקולים ספציפיים

מערכות ⁇ שונות מגיבות באופן שונה לשינויים עובי עקב וריאציות ב מוליכות תרמית, נקודת התכה והתנהגות ייצוב.

טיטניום אלוי (Ti-6Al-4V)

טיטניום רגיש למניפסט חמצן ויש לו מוליכות תרמית נמוכה (שכבות דקנר (20-30 מיקרומטר) מומלץ מאוד עבור Ti-6Al-4VFLT:0DMLSigFLT:1 כי הם ממזערים את האזור המושפע חום ואת היווצרות תחמוצת חמצני.

Superalloys (Inconel 625, 718, Haynes 282

⁇ אלה יש סטרנגת חם גבוהה נוטה סדק אם ⁇ תרמי הם חמורים מדי. שכבות דקנר (20-30 מיקרומטר) לעזור על ידי שמירה על בריכת ההיתוך קטן וצמצום הלחץ התרמי.עם זאת, דקות מוגזמת עלולה להוביל לחוסר של היתוך אם אבקת לא זורם כראוי. פרמטרים רבים מומלץ להשתמש 40 מיקרומטר עבור פשרה בטוחה.

פלדות ללא סטטין (316L, 17-4 PH)

פלדות ללא סטטינים הן סלחנות יותר.שני 20 מיקרומטר ו 60 מיקרומטר יכולים לייצר > 99.5 אחוזים חלקים צפופים עם תכונות מכניות טובות אם פרמטרים מותאמים. עבור 316L, שכבות עבה יותר (50-60 מיקרומטר) משמשים לעתים קרובות עבור חלקים לא קריטיים כדי להפחית את העלות, בעוד 30 מיקרומטר הוא אופייני עבור אבטיפוס או מכשירים רפואיים.

אלומיניום Alloys (AlSi10Mg, Al6061)

אלומיניום משקף אנרגיה לייזר ויש לו מוליכות תרמית גבוהה. שכבות דקנר (30 מיקרומטר) לשפר את פני השטח ולהפחית את הנפיחות הנגרמת על ידי מפתח ההשתלה. שכבות ת'יקר ( ⁇ 60 מיקרומטר) לעתים קרובות להוביל לטבולה וצפיפות גרועה.רוב התהליכים של אלומיניום DMLS אופטימיזציה עבור 30-40 מיקרומטר.

אופטימיזציה של שכבת דחיסות עבור יישומים ספציפיים

בחירת עובי השכבה הנכון הוא FLT:0 החלפה בין מהירות, איכות, ועלויות LT:1. מהנדסים חייבים להתאים את הבחירה לדרישות התפקודיות של החלק.

השתלות פנים (Medical Implants, הזרקת צינורות ישנים, Turbine Blades)

עבור יישומים אלה, (FLT:0thin שכבות (20-30 μm) FLT:1 הם כמעט חובה.הצורך סובלנות הדוקה, מעבר משטח מעולה, חיי עייפות גבוהה יותר עולה על זמן הבנייה הארוך יותר.

Prototypes ו- Low-Volume Functional Parts

כאשר הזמן והעלות הם קריטיים, איכות פני השטח מקובל על רוב השימושים הלא-התרכיים (50-50 μm)uaFLT:1 מציעים איזון טוב.איכות פני השטח מקובלת על רוב השימושים הלא-aeta, ונכסים מכניים עדיין גבוהים (>99.5 אחוזים צפיפות) עבור חלקים מבניים רבים, 40 מיקרומטר הוא המקום המתוק.

כלי רכב גדולים, לא-קריטיים או תיקון

עבור חלקים שאינם דורשים כוח גבוה או משטח סיום, שכבות (60-100 מיקרומטר)FLT 1 יכול לקצץ זמן על ידי 50-75% לעומת 30 מיקרומטר.זה משמש לעתים קרובות עבור בנייה ללא תמיכה או כלי חד פעמי.

Lattice and Light Weight Structures

שכבות דקות חיוניות עבור סטיות ⁇ (<0.5 מ"מ קוטר) a strut שנבנה עם 60 שכבות מיקרומטר עשוי רק להיות 3 שכבות עבה, מה שהופך אותו שברירי או אפילו לא שלם.שימוש 20-30 מיקרומטר מבטיח כי עוקץ יש לפחות 8-10 שכבות, שיפור כוח ועקביות.

מסקנה

עובי שכבתי הוא פרמטר יסוד ב DMLS אשר מתחבר עם דיוק, כוח ותהליך כלכלה.FLT:0.0.9 שכבות (2–30 מיקרומטר) אשר משלבות בין היתר, אינסוף פני השטח העליון, סובלנות הדוקה יותר, ונכסים מכניים גבוהים יותר - במיוחד עייפות ודוכסיות - על חשבון יותר לבנות זמנים ועלויות גבוהות יותר.

הבחירה האופטימלית תלויה בחומר, בגיאומטריה, ותפקוד המיועד.ספרות ספציפית חומרית ו-FLT:0machine יצרן פרמטר פרמטר פרמטר מדריכי FLT:1 לספק נקודות התחלה. עבור יישומים קריטיים, ביצוע סימולציה:2מעבדה בנייה של ההרחבה 3-3 פיקסלים מתווסף לשני או שלושה עוביים הוא גם מומלץ סימולציה מתקדמת, אבל בדיקות זהב אמפיריות נשאר תקן.

על ידי איזון עובי שכבתי עם פרמטרים לייזר, מהנדסים יכולים להשיג עלות יעילה, ביצועים גבוהים DMLS לעמוד בדרישות התובעניות ביותר בתחום התעופה, רפואי, רכב, ותעשיות כלי שיט.לקריאה נוספת, מחקרים כגון FLT:0 "Effect of Layer Thickness על מיקרו-מבנה ומאפיינים מכניים של לייזר ® Meled Ti6Al4V"RalveFir ו- 1F2: