Doğrudan Metal Laser Sintering (DMLS), karmaşık metal bileşenleri doğrudan dijital 3D modellerden oluşan karmaşık metal bileşenlerinin kullanılmasını ve baskı sırasında termal stresleri kontrol altına almak için yüksek güç lazerini kullanır.
DMLS'deki Destek Yapılarının Fonksiyonlarını Anlayın
DMLS'deki destek yapıları sadece şüpheli değildir. Başarılı inşalar için gerekli olan birkaç farklı mekanik ve termal fonksiyon gerçekleştirirler. Yeterli destek olmadan, parçalar savaşmayı, delaminasyonu veya dışsal başarısızlıkları deneyimleyebilir. Aşağıdaki alt bölümler birincil rollerin desteklediğini ayrıntılı olarak belirtirler.
Termal Yönetim ve Heat Dissipation
Lazer sintering sırasında, metal toz hızla ısınıyor ve sonra serinliyor. Bu termal döngü, yeni sağlam tabakalar ve alt temel kütle arasındaki dik sıcaklık artışlarını ortaya koyuyor.Eğer ısı verimli bir şekilde yürütülemezse, havuz dengesiz hale gelir.
Geometrik Stability ve Overhang Destek
DMLS alttan tabakaya kadar parçalar oluşturur. Herhangi bir özellik, lazer için yaklaşık 45 dereceden daha büyük bir açıya doğru olan projeler, aşırı yüklemeler ve iç boşluklar olmadan, güvenilir bir şekilde baskılanmamış tozları tutabilir ve onları arkadan koparma veya kırıntıya zorlayın.
Katman Adhesion ve Delaminasyonunu Önleme
DMLS'de her katman, aşağıdan birine eşit olarak bağlanmalıdır. Termal küçülme ve hızlı soğutma döngüsü, yeni sinterlenmiş tabakaları kaldıran, fiziksel ve termal olarak parçalanan bir fenomen, kenarların eğimlerini iyileştirme eğilimini azaltmak için özellikle kritik olabilir.Bu, düşük sertlikle geometriler için özellikle de kritiktir.
Destek Yapıları Üzerine Ağır Reliance'ın Çizimleri
Destekler genellikle gerekli olsa da, maliyetleri yukarı yönlendiren ve süreç verimliliğini azaltan dezavantajlarla gelirler. Bu dezavantajları anlamak, minimum destek kullanımı için tasarıma yönelik ilk adımdır.
Artan Malzeme Tüketimi ve Maliyetleri
Destek yapıları, aynı metal tozundan kendi başına yapılır. Her bir destek materyalinin her metreküplü milimetresi, inşa maliyetine doğrudan azalır. Birçok durumda, kullanılan toplam tozların% 10 ila %40'ı daha fazla artırılabilir.
Genişletilmiş Build Times
Lazer hem de herhangi bir destek için sinter gerekir, ek tarama süresi gereklidir. Büyük destek hacmi daha uzun baskı süreleri anlamına gelir, bu da özellikle çok fazla aşırı maliyetle makineli yedek parçaları için. Delicate lattice desteği, daha fazla elongating the build. Minimizing support alanı ve hacimler için önemli ölçüde daha fazla fazla fazla fazla fazla fazla fazla overhangs ile parçalar için.
Post-Processing Burden
Bitmiş parçalardan gelen destek yapıları, yoğun ve sık sık el basımıdır. Teknikler tel EDM, bant testere, taşlama veya el kaldırmayı pliers ile geri yüklemeyi içerir. Bu post-işlemler zaman ve maliyet getirir ve birçok durumda yüzey kalitesini yüklediğinizden sonra, bağlantı alanlarının tamamlanması gerekir - gerekli yüzeyin tamamlanması veya kaldırılması için - karmaşık iç kanallar veya lattice desteği ile parçalar için, geri yükleme süresi son derece zor olabilir veya imkansız olabilir, gereksiz yöntemler.
Yüzey bitirmek ve Dürüst Sorunlar
Kısmı nerede destekler, yüzey sonu genellikle kabadır ve küçük propost veya tanık işaretleri içerebilir. Bu blemishes ek bitirme işlemleri gerektirir, artan döngü zamanı ve masrafı. Yüksek performanslı uygulamalarda havacılık veya tıbbi implantlar gibi, bu tür kabalık kabul edilemez olabilir.
Destek Yapıları'nı Minik Etmeli Anahtar Stratejileri
Destek bağımlılığının azaltılması, tasarım değişikliklerinin bir kombinasyonunu, süreç optimizasyonu ve gelişmiş yazılım araçları gerektirir. Aşağıdaki stratejiler başarılarını sürdürürken daha düşük destek gereksinimlerine kanıtlanır.
Bölüm Orientasyon Optimizasyonu
Yapı plaka üzerindeki bir parçasın yönlendirmesi, destek ihtiyaçlarını etkileyen en etkili faktördür. Kısmı geri döndürerek, aşırı yüklemeler her bir yönelim için destek hacmini öngören ve en iyi kurulumu tavsiye eder. Örneğin, 10-15 derecenin küçük bir kısmını desteklerken, desteklenmeyen köprüler, işlevsel geometriyi etkilemeden% 50'den fazla baskıya tabi tutulabilir.
Kendini Destekleyen Geometrileri Tasarlamak
Katkı üretimi geometrik özgürlük sağlar, ancak tüm tasarımları destek dostu değildir. Tasarım-for-additive-manufacturing (DfAM) kuralları önemli ölçüde destek ihtiyaçlarını azaltabilir. Anahtar ilkeleri şunları içerir:
- [FONT:0]Küresellik ve doldurmalar[Dönler: 1 ) İç köşelerde stres konsantrasyonlarını azaltmak ve kendi kendine destek perspektiflerine izin vermek.
- [FONT:0)Kırk duvarları [DÜT:1] dikey damlalardan ziyade; 45° açısı veya diker genellikle kendini destekliyor, ancak 50-60° daha büyük marj sunuyor.
- [FONT:0]Kaptanoz veya elmas şeklinde delikler[Dönelme 1: 1) ve bu da ilk 90° yay üzerinde destek gerektirecek olan dairesel özelliklerden dolayı.
- [0]Yapılmış kaburgalar veya gussetler[Dönler: 1 ), temel bedene karışıncaya kadar aşırı özellikleri destekleyebilenler.
- [FONT:0) Sürekli katman inşa etmek için tasarım[DÜDÜT:1), ısı şokuna neden olan kesitsel alanda aniden değişikliklerden kaçınarak.
Bu geometrik değişiklikler işlevsel gereksinimleri ile dengeli olmalıdır. Birçok durumda, yeniden tasarımda küçük bir yatırım, destek materyali ve post-işleminde büyük tasarruf sağlar.
Topology and Lattice Optimizasyon
Topoloji optimizasyonu (TO), üretilen geometriyi desteklemeden veya minimum hacim desteği olmadan inşa etmek için gereken maddi verileri dağıtan bir hesaplama yöntemidir. Doğal olarak keskin aşırı yükleme ve destekleyici transs yapılarını tercih eder. Birçok TO algoritmaları şimdi, üretilen geometriyi minimum hacim desteği olmadan inşa etmek için zorlayan “overhang kısıtlamaları” içerir.
Gelişmiş Simülasyon ve Yazılım Araçları
DMLS süreci simülasyonu için özelleştirilmiş yazılım, mühendislerin termal stresleri, bozulmaları tahmin etmesini ve baskı yapmadan önce gereksinimleri desteklemelerini sağlar.Autodesk Netfabb), [[Malzeme Magics[FLT”),Malzeme Magics[Döneticileri, ve gereksiz yere zarar veren modern araçları da “teyetersiz tasarıma uygun şekilde tasarlayabilmeleri için hızlı bir şekilde destekleye olanak sağlar.
Hybrid and Multi-Malzeme Yaklaşımları
Bazı DMLS makineleri şimdi aynı binada farklı tozlarla baskı yapabilme yeteneği sunuyor veya DMLS'yi işleme gibi diğer süreçlerle birleştirebilir. Çok-malzeme yaklaşımları, daha ucuz, kolayca desteklenmeyen bir ısı tedavisi için kullanılabilir.Daha sonra ortaya çıkan, bu yöntemler geleneksel destek için ihtiyaç duyduğuna söz veriyor.
Destek Azaltım için Katkı (DfAM) İlkeleri
Kapsamlı DfAM uygulamaları, DMLS desteğinin en etkili uzun vadeli stratejisidir. DfAM, üretim kısıtlamalarının erken tasarım sürecine entegre edilmesi, ancak sonrasında değil, DMLS desteğinin azaltılmasına ilişkin temel ilkeler şunlardır:
- [FONT:0)Köpücükler[[Döncükler) tek baskılı parçalara yapılan desteklerin birden fazla bileşeni düzeltmesi için gerekli desteği azaltır.
- [FONT:0)Pektörlük inşa plaka özellikleri[Dönetici: 0,4; 2) parçaların, terk edilmiş işlevsellik olmadan minimum destek için yönlendirilmesine izin veren yüzeyleri ele geçirebilmeleri gibi.
- [FONT:0] jeneratif tasarım[[Dönetici:0)Using jeneratif tasarım[Döneticileri toplarken performans hedeflerini karşılayan binlerce çeşidi araştırmak için[Dönetici). Generative algoritmaları otomatik olarak destek kısıtlamaları uygulayabilir.
- [FONT=0) İç kanallar için tasarım[[Döneticileri destekleyenler ile] -örneğin, çevrelerin yerine dikdörtgen veya elmas profiller kullanın - soğutma kanalları veya konfor hatlarının içine destek olmak.
- [FONT:0) Duvar kalınlığını korumak için [DÜDÜT:1], ince, desteklenmeyen alanlardan kaçınmak için kullanılır.
DfAM eğitimine ve yazılımlara yatırım yapan şirketler genellikle 30–70% hacmi azaltımı rapor eder ve zaman ve iş işleme çalışmaları ile karşılaştırılabilir azalmalar ile birlikte.
Gelişen Teknolojiler Destekin Azaltılması Gerekiyor
DMLS teknolojisi olgunlaştığı gibi, birkaç yenilik daha az gerekli destek kazanıyor ve bazı durumlarda, eski.
Çok-Axis ve Planlanmamış Baskı
Geleneksel DMLS, iki eksenli hareketle sınırlı bir planlayıcı, katman-kat-katılım yaklaşımı kullanır. Çok eksenli yetenekler (örneğin, 5-ksimetri aşamaları) hala bir platformda veya lazer başı döndürebilir, bu teknikler tekrarlama DMLS geometri kısıtlamaları olmadan tekrar basılabilir.
Desteksiz Metal Tozlar ve Binders
Malzeme bilimi ilerlemeleri, daha düşük termal genişleme katları ve daha yüksek erime havuz stabilitesi ile toz üretmektedir, destek için gerekli olan ihtiyacı azaltır. Binder jetting takip eden bazı yumuşak işlemler (farklı bir işlem) doğal olarak destekten kaçınır, çünkü yeşil kısım toz yataklarında ele alınır.
Adaptif Destek Nesil ve Dinamik Lazer Kontrolü
Yazılım şimdi, inşadan termal geri bildirime dayanan gerçek zamanlı olarak geometriyi destekliyor. Kapalı-loop sistemleri lazer gücünü, tarama hızını ve ısı stresi azaltmak için stratejiyi ayarlayabiliyor, böylece ince ve daha az sayıda çalışma göstermiştir ki, “volumetrik destek algoritmaları” kullanarak destek hacmini %50 oranında azaltabiliyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Destek yapıları DMLS'de gerekli bir kötülüktir, ancak metal katkı üretiminin maliyeti ve karmaşıklığına hükmetmemelidir. işlevlerini anlamak için -termal yönetim, geometrik istikrar ve tabaka adhesion -mühendisler, bu stratejilerin gerçekten gerekli olduğu konusunda bilgi sahibi olabilirler.Bu stratejilerin sadece maddi ve zaman ayırması, ayrıca yüksek çözünürlükte bir teknoloji için daha yüksek bir teknoloji için daha fazla üretim tesisine devam etmek için daha fazla teknik bir yaklaşıma devam edebilir.