آیا پشتیبانی از طراحی بر هزینه‌های{0} پردازش پست تأثیر می‌گذارد؟

1. ایده های اساسی که از رابطه بین طراحی و هزینه پشتیبانی می کند
طراحی پشتیبانی از پرینت سه بعدی فلزی نیاز به یافتن مصالحه ای بین "قالب سازی پایدار" و "کارایی هزینه" دارد. ایده‌های اصلی پشت آن مستقیماً با هزینه‌های پردازش پست مرتبط است:
ایده محدود کردن منطقه تماس
سه نوع تماس بین تکیه گاه و قطعات وجود دارد: تماس سطحی، تماس خطی و تماس نقطه ای. تماس سطحی می‌تواند شرایط را پایدارتر کند، اما پردازش پست{1}}را بسیار سخت‌تر می‌کند. به عنوان مثال، براکت‌های هوانوردی آلیاژ تیتانیوم با طراحی تماس سطحی دارای سطح پشتیبانی باقی‌مانده 12 سانتی‌متر مربع هستند که برای برآوردن نیاز زبری سطح Ra1.6 میکرومتر به 5 ساعت پرداخت دستی نیاز دارد. با طراحی تماس نقطه ای، سطح باقیمانده تنها 2.3 سانتی متر مربع است و زمان پرداخت مکانیکی تنها 40 دقیقه است. کار لیزر Suzhou Tianhong نشان می‌دهد که به ازای هر 1 سانتی‌متر مربع کاهش سطح تماس، زمان مورد نیاز برای پردازش پست را می‌توان 15 تا 20 درصد کاهش داد.
کنترل دقیق زاویه بحرانی
فرآیندهای مختلف زوایای تعلیق بحرانی مختلفی دارند: فرآیند SLM معمولاً برای سازه هایی که در دمای کمتر از 30 درجه آویزان هستند نیاز به پشتیبانی دارد، در حالی که فرآیند EBM می تواند زاویه بحرانی را تا 35 درجه کاهش دهد زیرا در دماهای بالا ذوب می شود. روش اسکن تطبیقی ​​Leiming Laser امکان چاپ ساختارهای معلق بدون پشتیبانی در زوایای کوچک 5 درجه تا 35 درجه را با تغییر چگالی توان لیزر در حال پرواز امکان پذیر کرد. این امر تعداد مواد پشتیبانی مورد نیاز را تا 78% و هزینه پردازش پست را تا 65% کاهش داد.
ایده صرفه جویی در مواد
قیمت پودر فلز می تواند تا هزاران یوان در هر کیلوگرم برسد و هدر دادن مواد پشتیبان بلافاصله قیمت ها را افزایش می دهد. با استفاده از آلیاژ مبتنی بر نیکل اینکونل 718-به عنوان مثال، طراحی پشتیبانی استاندارد منجر به نرخ ضایعات تا 18% می‌شود، در حالی که ساختار پشتیبانی درختی- که توسط بهینه‌سازی توپولوژی ایجاد می‌شود، می‌تواند نرخ ضایعات را زیر 5% نگه دارد. نمونه‌ای از قسمت موتور هواپیما نشان می‌دهد که طراحی پشتیبانی بهبودیافته هزینه یک قطعه ماده را از 2300 یوان به 850 یوان کاهش می‌دهد که کاهشی 63 درصدی است.
2. عناصر کلیدی که از هزینه‌های پردازش{1} طراحی پست هدایت‌شده- پشتیبانی می‌کنند
حمایت از خطر آسیب فیزیکی پایدار
هنگامی که تکیه گاه و رابط اجزا دارای مقادیر متفاوتی از تنش حرارتی باشند، نقص بافت ممکن است رخ دهد. هنگام چاپ با فولاد ضد زنگ 316L، کریستال های ستونی درشت می توانند در جایی که تکیه گاه شبکه به جامد برخورد می کند، تشکیل شود. این باعث می شود که ناحیه 15 تا 20 درصد نرم تر شود و عمر خستگی تا 40 درصد کاهش یابد. برای خلاص شدن از شر این خطرات پنهان، فرآیند عملیات حرارتی باید طولانی تر باشد، به این معنی که هزینه پردازش پست برای یک قطعه 120 تا 180 یوان افزایش می یابد.
مشکل در دسترس ساختن پشتیبانی ساختاری پیچیده
دیسک توربین در موتور هوانوردی دارای قطر کانال داخلی تنها 2 میلی متر است. طراحی استاندارد پشتیبانی باعث می شود که بخش کانال بیش از 8٪ اعوجاج داشته باشد که باید از طریق انحلال الکتروشیمیایی ثابت شود. این روش به محلول اسید نیتریک 41 درصد وزنی نیاز دارد تا در دمای 80 درجه به مدت 6 ساعت درمان شود. هزینه یک عامل 350 یوان است و احتمال یکنواختی خوردگی وجود دارد.
هزینه پنهان انجام کارها با دست
داده‌های خط تولید خودکار BMW IDAM نشان می‌دهد که هنوز به مداخله دستی برای کمک به فرآیند حذف نیاز است، که 35٪ از کل ساعات پردازش پست{1}}را اشغال می‌کند. هزینه نیروی کار برای خط تولیدی که 10000 قطعه در سال تولید می کند به 2.8 میلیون یوان در سال می رسد. سیستم ربات NetShape شرکت Rivelin Robotics از کنترل بازخورد نیرو برای رسیدن به دقت نیروی تماسی 0.1N استفاده می کند. این امر نیاز به مداخله دستی را به کمتر از 5 درصد کاهش می دهد و سالانه بیش از 2 میلیون یوان صرفه جویی می کند.
3. استراتژی هایی در مرز که به بهینه سازی طراحی کمک می کند
ساختاری که به لطف طراحی مولد می تواند سرپا بماند
با کمک تکنیک های یادگیری ماشین، نرم افزار Autodesk Netfabb می تواند به طور خودکار ساختارهای پشتیبانی شبکه بیومیمتیک را بسازد. این روش وزن براکت ماهواره را تا 85 درصد کاهش داد و نیاز به پشتیبانی سنتی را از بین برد. همچنین روش{3}پست پردازش را از پردازش مکانیکی به عملیات حرارتی ساده تغییر داد و هزینه یک قطعه را 1200 یوان کاهش داد.
کار با هم برای ارائه ایده های جدید برای سیستم های چند-متریال
فناوری پشتیبانی دو فلزی بلژیک Materialise از این واقعیت استفاده می کند که Inconel 718 و آهن خالص با سرعت های مختلف در 800 درجه اکسید می شوند تا به طور خودکار ساپورت را جدا کنند. این روش مقدار پشتیبانی باقی مانده را به کمتر از 0.01 میلی متر کاهش می دهد، زمان لازم برای پردازش پست را از 48 ساعت به 8 ساعت کاهش می دهد و 650 یوان در هر قطعه صرفه جویی می کند.
کنترل حلقه بسته ردیابی فرآیند
دوربین‌های-سرعت بالا و حسگرهای مادون قرمز در سیستم دید فرآیند زیمنس، شکل حوضچه مذاب را در زمان واقعی زیر نظر دارند. در مواقعی که امکان پشتیبانی کافی وجود ندارد، تنظیمات لیزر به طور خودکار تغییر می کند یا پشتیبانی اضافی ایجاد می شود. هنگام چاپ یک قطعه کانال جریان پیچیده، این فناوری نرخ نقص را به دلیل پشتیبانی از 18٪ به 0.3٪ کاهش می دهد که بیش از 500000 یوان در سال در هزینه های دوباره کاری صرفه جویی می کند.