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小田切让-为出产制作而打造的智能熔化金属3D打印体系

海外新闻 时间: 浏览:368 次

经过3D打印机制作一次性或小批量的零部件与在批量出产中完结老练的3D打印制作工艺之间,存在很大差异。

There is a very big difference between making one-off or short-run parts with a 3D printer and being a proven manufacturing process in volume production applications.

专为出产而规划的设备

3D打印诞生的“土壤”是原型和快速制作,面对出产范畴关于功率、质量一致性以及加工安稳性的需求,需求选用一种十分不同的增材制作办法来消除当时工艺所面对的应战,然后推进增材制作技能在批量零件制作中完结更广泛的使用。

那么,金属增材制作在出产中可行性的要求是什么?

- 有必要是可猜测的:您无法花费数小时或数天的时刻来经过重复实验为了制作第一个合格的零部件。

- 有必要更快:优先考虑削减构建时刻,这便是多激光3D打印设备越来越多地用于出产的原因。

-有必要准确:在更高的速度和更杂乱的零件上,需求更好的进程操控来始终如一地出产高质量的零件,一起削减后处理或返工。

- 有必要安稳:在出产环境中,激光器简直一向处于敞开状况,以供给必要的通量,这些激光器需求牢靠且易于修理。

依据3D科学谷的商场调查,来自美国旧金山的Velo3D开发了新的智能熔化粉末床金属增材制作体系。该体系从的规划目的是为了用于出产作业,从零件加工进程模仿开端,到生成加工战略,然后,经过各种进程操控,以保证在多个零件加工中坚持质量的安稳性和一致性。

无需支撑的3D打印零件

Velo3D的智能金属熔化体系打破了依据粉末床选区金属熔化范畴的“45度规矩”。能够在不需求支撑的情况下打印视点低至10度的零件特征。

Velo 3D 的3D打印设备。来历:Velo小田切让-为出产制作而打造的智能熔化金属3D打印体系 3D

Velo3D 的设备现已开发多年,从一开端就计划用于批量出产。Velo3D的特色是能够在没有支撑的情况下构建低视点几许形状,Velo3D打印机能够处理低至10度的视点,然后能够构建从前被以为不或许的几许形状。与惯例增材制作技能比较,还能够在不需求支撑的情况下构建高达40 mm(1.57“)的大内径。

面向出产的零件。来历:Velo 3D

消除出产妨碍

当时约束小田切让-为出产制作而打造的智能熔化金属3D打印体系金属增材制作技能完结本钱有效地进行批量出产的首要妨碍是,怎么坚持构建进程质量的牢靠性。特别是关于多激光3D打印设备来说,质量的操控是一大应战。

例如,激光光斑尺度对功用有明显影响。由于校准不良,气流或其他要素,容易发作2-3倍的光斑尺度改变。

从左上角顺时针方向:定子和电扇,径向涡轮机叶轮,喷嘴,热交换器。来历:Velo 3D

直到最近,还没有特别有用的办法来丈量粉末床选区金属熔化工艺的光斑尺度漂移问题。一般的做法是每隔3到6个月经过外部引进校准技能人员,以使3D打印机康复到准确的作业状小田切让-为出产制作而打造的智能熔化金属3D打印体系况。

Velo3D的处理方案是集成计量体系,可丈量要害进程变量,然后主动从头校准机器。校准程序丈量机器作业范围包含校准49个点的精度和一致性。只需按一下按钮,操作员就能够随时运转它。Velo3D的Sapphire 3D打印机还可在每次构建之前主动查看耗材的等级或寿数 – 例如过滤器,筛子和粉末供给 – 并在机器监督器上显现相关信息。

出产多激光体系的另一个要素我的美女大小姐是不同激光头的相邻外表之间的缝合质量。激光有必要完美对齐,以创立润滑,无缝的外表。3D科学谷了解到,即使是50微米的差异也是可辨其他,而且或许晦气地影响零部件的结构完好性。

此外,跟着构建方向沿着笔直的Z轴行进,XY轴对准或许会漂移,因而有必要进行进程盯梢并进行校对以保证整个构建的对齐。假如没有进程盯梢,或许会在终究的零部件发作严峻缺点,然后导致需求返工或额定的后期处理。

Velo3D的传感器体系实时处理了这个问题,经过在构建的每一层的工件外表上大约500个点处的相邻激光点掩盖进程中的监督,当检测到未对按时,体系会在操控体系中主动调整。这是一种手法,不只能够使单个零部件到达更高的精度和外表质量,而且能够在多个零部件的加工中提高质量安稳性。

进程中操控

3D打印机的构建室内有许多要素会影响金属增材制作工艺的质量和一致性。一个是气体的质量,假如存在氧气,氧气或许与资料发作氧化反响,这些会约束粉末的再利用,而且或许在零部件制作进程中发作不一致的机械功用。关于许多资料来说,慵懒气氛更好,Velo3D的设备将氧气约束在1ppm以下并使用稳定湿度监测。

气流也很重要,由于残留的烟灰颗粒会使激光束含糊,然后下降激光导入粉末的能量强度。惯例办法是引导层流气流穿过粉末床的外表。但是,层流不一定等于均匀活动,而且不均匀的气流导致烟灰积累,然后形成零件不一致的机械功用和外表粗糙度。

Velo3D的Sapphire 3D打印机选用大容量,高速均匀气流,这供给了以高激光功率继续运转的才能。

经过体系来继续监控熔池热量的才能也很重要,熔池监控不只仅是传感器的技能,还需求供给与正常误差的原因剖析,然后确认缺点区域,并协助用户了解缺点的发作方法和原因。依据3D科学谷的商场调查,这一点,在商场上的选区金属熔化金属3D打印设备中现已获得了广泛的使用,能够说并非是Velo3D的差异化特色。

Velo3D的一个差异化特色对错触摸式粉末刮板。一般需求铺粉刮板来扫过粉末外表,以在部件上方平整化,而且均匀地移除剩下的粉末。铺粉刮板是磨损部件,假如不细心办理,或许会导致与杰出部件发作冲突“磕碰”,然后碰坏零件的内部特征。

Velo3D的非触摸式粉末刮板,可经过在每一层供给完好的XYZ方向上的零部件定位和粉末床图,以防止“磕碰”。设备还能够检测粉末床条纹并经过在涂覆机中运转清洁循环来主动校对以开释粘附的粉末颗粒。

终究,关于大批量出产,Velo3D的Flow™软件能够快速生成打印程序。金属增材制作的最大应战之一是创立一个生成与规划目的相匹配的零件。这是关于猜测翘曲并施加防止办法,以便终究部件按标准完结的进程。没有强壮的软件来辅佐这个功用,制作出第一个符合要求的零部件或许是一个绵长的试错进程。

Flow软件猜测进程的翘曲并相应地主动调整打印程序。来历:Velo 3D

导入3D CAD文件后,Flow™软件的模仿引擎会主动剖析规划,猜测打印中的变形,并生成补偿构建程序,该软件可辨认许多零件特征,并为每个特征独立使用优化的构建进程。它还能够猜测部分危险和毛病,在开端构建进程之前验证打印的可执行性。

他山之石能够攻玉,Velo 3D作为SLM金属3D打印范畴的后起之秀,针对进入出产范畴对设备带来的应战与痛点发力,这或许能够成为国内设备厂商发展方向的学习。

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