Будучи поставщиком металлической 3D -печати, я воочию стал свидетелем преобразующей силы этой технологии в различных отраслях. Металлическая 3D -печать, также известная как аддитивное производство, предлагает непревзойденную свободу дизайна и способность создавать сложные геометрии, которые когда -то были невозможны или чрезвычайно трудно производить с помощью традиционных методов производства. Однако, чтобы полностью использовать преимущества металлической 3D -печати, важно следовать определенным правилам дизайна. В этом посте я поделюсь некоторыми ключевыми соображениями дизайна, которые могут помочь вам достичь оптимальных результатов в ваших металлических проектах 3D -печати.
Понимание оснований металлической 3D -печати
Прежде чем погрузиться в правила дизайна, важно иметь базовое понимание того, как работает металлическая 3D -печать. Существует несколько различных металлических 3D -процессов печати, но наиболее распространенные из них включают слияние порошкового слоя (PBF) и направленное осаждение энергии (DED).
В слиянии порошкового слоя тонкий слой металлического порошка распространяется на платформу для сборки, а высокий - энергетический лазер или электронный луч избирательно растает порошок в соответствии с цифровой моделью. Этот процесс повторяется слой по слою до тех пор, пока конечная часть не будет завершена. С другой стороны, направленное отложение энергии включает в себя кормление металлического порошка или провода в расплавленный бассейн, созданный лазерным или электронным лучом, создавая деталь в аналогичном слое - по моде.
Каждый процесс имеет свои преимущества и ограничения, которые могут влиять на правила проектирования. Например, PBF обычно предлагает более высокое разрешение и лучшую поверхность, но может иметь ограничения с точки зрения размера части. DED, с другой стороны, более подходит для более крупных деталей и может использоваться для ремонта и покрытия.
Толщина стены
Одним из самых фундаментальных правил дизайна в металлической 3D -печати является уделение внимания толщине стен. Минимальная толщина стенки, которая может быть напечатана, зависит от металлического процесса 3D -печати, типа используемого металла и геометрии детали.
В целом, более тонкие стены могут привести к более быстрому времени печати и меньшему использованию материалов, но они также должны быть достаточно толстыми, чтобы противостоять процессу печати без обрушения или деформации. Для большинства металлических процессов 3D -печати рекомендуется минимальная толщина стенки около 0,5–1 мм. Однако это может значительно различаться. Например, в некоторых высоких приложениях с использованием PBF с определенными металлами толщины стен до 0,2 мм могут быть достижимыми, но это требует тщательной конструкции и оптимизации процессов.
Если стены слишком толстые, это может привести к более длительному времени печати и увеличению затрат на материал. Кроме того, толстые стены могут быть более склонны к внутренним напряжениям и растрескиванию во время процесса охлаждения. Поэтому важно найти правильный баланс на основе конкретных требований вашей части.
Структуры поддержки
Структуры поддержки часто необходимы в металлической 3D -печати, чтобы удерживать нависающие особенности и предотвратить их провисание или обрушение во время процесса печати. При разработке вашей части важно подумать о том, как будут добавлены и удалены структуры поддержки.
Свидец более 45 градусов от горизонтали обычно требуют поддержки. Тем не менее, некоторые расширенные процессы 3D -печати металла и программное обеспечение могут оптимизировать структуры поддержки, чтобы минимизировать их использование. Например, некоторые алгоритмы могут генерировать решетку - например, опорные структуры, которые используют меньше материала и их легче удалить.
При разработке деталей с учетом структур поддержки постарайтесь ориентироваться в объеме сборки, чтобы минимизировать объем требуемой поддержки. Например, если часть имеет большую поверхность нависающего нависающего нависания, слегка ее вращение может уменьшить угол свеса и потенциально устранить необходимость обширной поддержки.
После печати структуры поддержки должны быть удалены. Это может быть временем - потребление и интенсивный процесс труда, особенно для сложной геометрии. Поэтому важно проектировать детали таким образом, чтобы сделать удаление поддержки максимально простым. Например, создание небольших отрывных функций или оставление пробелов между поддержкой и частью может упростить процесс удаления.
Геометрическая сложность
Одним из основных преимуществ металлической 3D -печати является его способность создавать сложную геометрию. Тем не менее, экстремальная геометрическая сложность также может создавать проблемы.
Внутренние каналы и полости распространены в металлических 3D -печатных деталях, особенно в таких приложениях, как теплообменники и компоненты потока жидкости. При проектировании внутренних каналов важно убедиться, что они доступны для обработки, такие как очистка и проверка. Диаметр внутренних каналов должен быть достаточно большим, чтобы снять удаление любого свободного порошка или мусора, которые могут быть пойманы внутри после печати. Часто рекомендуется минимальный диаметр около 1 - 2 мм, но это может варьироваться в зависимости от процесса печати и типа металла.
Полые детали также могут быть созданы с использованием металлической 3D -печати, которая может значительно снизить вес и использование материала. Тем не менее, важно обеспечить адекватную толщину и подкрепления стенки, чтобы обеспечить структурную целостность полой части.
Сложная геометрия также может увеличить вероятность внутренних напряжений и остаточных напряжений в процессе печати. Эти стрессы могут привести к деформации, растрескиванию или размерным неточностям в последней части. Следовательно, важно использовать методы стресса - такие методы снятия, как термическая обработка, и для проектирования деталей с функциями, которые могут помочь распределить напряжения более равномерно.
Поверхностная отделка
Поверхностная отделка металлической 3D -печатной части может варьироваться в зависимости от процесса печати и этапов обработки. В общем, как - металлические 3D -печатные детали имеют относительно шероховатую поверхность.
При разработке вашей части рассмотрите необходимую поверхностную отделку для его предполагаемого применения. Если требуется гладкая поверхностная отделка, могут потребоваться дополнительные шаги после обработки, такие как обработка, полировка или гальванизация. Тем не менее, эти этапы обработки могут добавить время и затраты на производственный процесс.
Чтобы уменьшить потребность в обширной пост - обработки, попробуйте спроектировать детали с поверхностями, которые параллельны направлению сборки. Поверхности, перпендикулярные направлению сборки, имеют тенденцию иметь более грубую отделку из -за слоя - по характеру слоя процесса печати. Кроме того, некоторые металлические процессы 3D -печати предлагают возможность печатать с более тонкой толщиной слоя, что может улучшить отделку поверхности, но это также может увеличить время печати.
Выбор материала
Выбор металлического материала для вашего проекта 3D -печати также является важным дизайном. Различные металлы обладают разными свойствами, такими как прочность, пластичность, коррозионная стойкость и теплопроводность.
Общие металлы, используемые в металлической 3D -печати, включают из нержавеющей стали, титана, алюминия и никелевых сплавов. Каждый металл имеет свой собственный уникальный набор правил и соображений дизайна. Например, титан является легким и прочным металлом, но он имеет относительно высокую температуру плавления и может быть сложнее печатать по сравнению с некоторыми другими металлами. Алюминий легкий и имеет хорошую теплопроводность, но он может потребовать специальной обработки для предотвращения окисления во время процесса печати.
При выборе металла рассмотрите механические, химические и тепловые требования вашей части. Также примите во внимание доступность и стоимость металла. Некоторые специализированные металлы могут быть дороже и иметь более длительное время заказа.
Сравнение с пластической 3D -печати
Хотя металлическая 3D -печать предлагает много преимуществ, также важно отметить различия по сравнению сПластическая 3D -печатьПолем Пластическая 3D -печать, как правило, больше затрат - эффективна для прототипирования и низкого объема, и предлагает более широкий спектр цветов и свойств материала. Однако пластиковые детали обычно имеют более низкую прочность и теплостойкость по сравнению с металлическими 3D -печатными деталями.
С точки зрения правил проектирования, пластиковая 3D -печать может иметь различные требования для толщины стенки, опорных конструкций и поверхностной отделки. Например, пластиковые детали часто могут иметь более тонкие стенки и могут потребовать менее обширные опорные конструкции из -за более низкой температуры плавления и различных свойств материала.
Заключение
В заключение, следуя этим правилам проектирования может помочь вам добиться лучших результатов в металлической 3D -печати. Тщательно рассмотрив толщину стенки, опорные конструкции, геометрическую сложность, отделку поверхности и выбор материала, вы можете оптимизировать конструкцию вашей части для определенных возможностей металлической 3D -печати.
Если вы заинтересованы в изучении возможностейМеталлическая 3D -печатьДля ваших проектов я призываю вас протянуть руку и начать разговор. Наша команда экспертов готова помочь вам на каждом этапе процесса, от оптимизации дизайна до проведения обработки. Если вы находитесь в аэрокосмической, автомобильной, медицинской или любой другой отрасли, металлическая 3D -печать может предложить уникальные решения для ваших производственных задач. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши требования и воспользоваться последними достижениями в технологии 3D -печати Metal.
Ссылки
- Гибсон И., Розен, DW, & Stucker, B. (2015). Аддитивные технологии производства: 3D -печать, быстрое прототипирование и прямое цифровое производство. Спрингер.
- Kruth, J.P., Leu, MC, & Nakagawa, T. (2003). Прогресс в аддитивном производстве и быстрое прототипирование. CIRP Annals - технология производства, 52 (2), 525 - 540.
- Wohlers, T. & Wohlers Associates. (2020). Wohlers Report 2020: 3D -печать и аддитивное производство. Состояние отрасли. Wohlers Associates.
