کانال های داخلی چقدر می توانند در منیفولد ورودی فلزی پرینت سه بعدی کوچک شوند؟

مهندسان اغلب با یک طرح منیفولد ورودی ریخته‌گری یا جوش‌کاری شده وارد می‌شوند و با همین سوال می‌آیند: آیا می‌توانیم دونده‌ها را محکم‌تر، صاف‌تر و سبک‌تر بدون سردردهای معمول تولید کنیم؟ هنگامی که هندسه پیچیده می شود، فرآیندهای سنتی به محدودیت های سختی دست می یابند. هسته ها شکسته می شوند، ابزارها نمی توانند به آن برسند و چندین قطعه مسیرهای نشت اضافی ایجاد می کنند. تولید افزودنی های فلزی این معادله را تغییر می دهد، اما محدودیت عملی آن چیزی نیست که لیزر بتواند آن را حل کند. این چیزی است که در شرایط واقعی موتور می توانید پودر را پاک کنید و به آن اعتماد کنید.

این مقاله بر روی آن محدودیت تمرکز دارد. ما به حداقل اندازه‌های کانال واقعی برای منیفولدهای ورودی تولید، انتخاب‌های طراحی که کانال‌های کوچک را قابل اجرا می‌کند، عملکرد مواد تحت گرما و فشار، و نحوه ارزیابی یک تولیدکننده پرینت سه بعدی فلزی برای این نوع کار را بررسی می‌کنیم.

چرا منیفولدهای ورودی برای چاپ سه بعدی فلزی مناسب هستند؟

منیفولدهای ریخته گری باعث ایجاد سازش در شکل دونده و ضخامت دیواره می شوند. نسخه های جوش داده شده اتصالات و وزن را اضافه می کنند. هر دو رویکرد با ویژگی های یکپارچه و سطوح داخلی سازگار مبارزه می کنند.

همجوشی بستر پودری لیزری کل منیفولد را به صورت یک تکه می سازد. دوندگان می توانند مسیرهای بهینه و پیوسته را دنبال کنند. باس های سنسور، نقاط نصب و فلنج ها بخشی از یک بدنه می شوند. هنگامی که دیوارها به طور هوشمند نازک می شوند و مواد اضافی از طریق بهینه سازی توپولوژی حذف می شوند، کاهش وزن 20 تا 40 درصد رایج است. جریان هوا بهبود می یابد زیرا سطوح داخلی از انتقال ناگهانی معمولی چاپ هسته یا درزهای جوش جلوگیری می کند. تعداد قطعات کاهش می‌یابد که باعث کاهش پشته تحمل-بالا و نقاط نشت احتمالی می‌شود.

این دستاوردها در برنامه‌های کاربردی-با عملکرد بالا، ورزش‌های موتوری و حجم کم-که بسته‌بندی فشرده است و هر گرم آن مهم است، بیشترین اهمیت را دارند.

سیستم های مدرن می توانند ویژگی ها را تا حدود 0.3-0.5 میلی متر بر روی دیوارهای خارجی یا سوراخ های عمودی ساده حل کنند. کانال های داخلی متفاوت است. محدودیت واقعی حذف پودر و{4}}قابلیت اطمینان طولانی مدت است، نه اندازه لکه لیزری.

اکثر سازندگان و دستورالعمل های منتشر شده 0.5-0.8 میلی متر را به عنوان آستانه عملی پایین تر برای کانال های کوتاه-با جهت گیری مناسب در نظر می گیرند. برای رانرهای ورودی تولیدی که از طریق قطعه می پیچند و می چرخند، 1.0-1.5 میلی متر نقطه شروع مطمئن تری است. کانال های زیر حدود 0.75 میلی متر اغلب پودر را به دام می اندازند، به خصوص زمانی که نسبت تصویر بالا باشد یا مسیر شامل بخش های افقی باشد. مطالعات نشان داده اند که میکروکانال های عملکردی به اندازه 400 تا 600 میکرومتر پس از تمیز کردن شدید یا حکاکی شیمیایی، اما این نتایج به جای روش تولید استاندارد برای اجزای موتور، هنوز استثنا هستند.

قابلیت چاپگر در مقابل واقعیت تمیز کردن

کانال های عمودی راحت تر از کانال های افقی پاک می شوند. دوندگان بلند و منحنی به مسیرهای فرار عمدی نیاز دارند. بدون آنها، حتی یک کانال 0.6 میلی متری خوب چاپ شده-می تواند تا حدی مسدود بماند. پودر باقیمانده باعث ایجاد محدودیت در جریان و خطر ورود ذرات به موتور می شود. هوای فشرده، لرزش، تمیز کردن اولتراسونیک و روش‌های شیمیایی گاه به گاه کمک می‌کنند، اما هندسه هنوز موفقیت را تعیین می‌کند. اولین-مقاله سی‌تی اسکن یا آزمایش جریان تنها راه قابل اعتماد برای تأیید باز بودن کانال‌ها است.

شکل کانال تفاوت را ایجاد می کند

کانال‌های گرد بزرگ‌تر از 3 تا 8 میلی‌متر اغلب به تکیه‌گاه‌های داخلی نیاز دارند که برداشتن آنها از دونده‌های بلند تقریباً غیرممکن است. نمایه‌های خود{3}}این مشکل را حل می‌کنند:

بخش های قطره اشک (آب-قطره).

الماس یا اشکال بیضی دراز

اشکال مثلثی یا پخ با زوایای 45 درجه یا تندتر از افقی

این اشکال باعث کاهش یا حذف تکیه گاه های داخلی می شود و در عین حال عملکرد هیدرولیک را قابل قبول نگه می دارد. از آنجایی که سطوح داخلی ساخته شده معمولاً ناهمواری را در محدوده 5 تا 20 میکرومتر Ra نشان می‌دهند و در نواحی رو به پایین{4}} بالاتر است. اگر افت فشار باید به حداقل برسد، ماشینکاری جریان ساینده یا پرداخت الکتروشیمیایی می تواند بخش های بحرانی را صاف کند.

قوانین طراحی عملی که واقعاً در تولید کار می کنند:

رانرهای تولیدی را با حداقل قطر 1.0 میلی متر یا بزرگتر طراحی کنید، مگر اینکه فرآیندهای تمیز کردن معتبر و طول کانال کوتاه را داشته باشید.

هر جا که کانال عمودی نیست، از بخش‌های متقاطع-خود پشتیبانی- استفاده کنید.

ساختار را جهت دهید تا کانال های اصلی به سمت بالا شیب داشته باشند یا مسیرهای خروجی روشنی برای پودر داشته باشند.

ویژگی های فراری را برنامه ریزی کنید که بعداً می توانند مهر و موم شوند یا ماشین کاری شوند.

قبل از انتشار طرح برای تولید، حذف پودر را با CT یا آزمایش جریان بررسی کنید.

AlSi10Mg رایج ترین آلیاژ برای منیفولدهای ورودی چاپ شده سه بعدی است. چگالی در حدود 2.67 گرم بر سانتی متر مکعب است. استحکام کششی پس از کاهش تنش یا عملیات حرارتی معمولاً بین 280 تا 460 مگاپاسکال است. این آلیاژ دمای متوسط ​​را به خوبی تحمل می کند، اما به طور قابل توجهی در بالای 150 تا 200 درجه قرار گرفتن در معرض مداوم مقاومت خود را از دست می دهد. این باعث می شود زمانی که مدیریت حرارتی در نظر گرفته می شود، برای کاربردهای تنفس طبیعی و با افزایش متوسط ​​​​مناسب باشد. فولادهای زنگ نزن یا آلیاژهای نیکل زمانی که دما بالاتر می رود، به قیمت اضافه وزن، به گزینه هایی تبدیل می شوند.

قطعاتی که به درستی پردازش شده اند به تراکم بالای 99.5 درصد می رسند. ضخامت دیواره‌های 0.8 تا 1.2 میلی‌متر برای مقاطع تحمل بار، همراه با کاهش تنش، برای فشارهای ورودی معمولی و چرخه حرارتی در آزمایش دینو و روی{5} موتور کافی است. هر دو سیستم DMLS و SLM می توانند این نتایج را زمانی که سازنده پارامترهای معتبر برای آلیاژ اجرا می کند، ارائه دهند. تفاوت عملی اغلب در قابلیت ماشین، عمق پردازش پست{8} و کنترل فرآیند نسبت به برچسب های تاریخی فناوری ها نهفته است.

یک مشتری عملکردی نیاز به یک -تعویض تک تکه ای برای چند-ریخته گری-و{3}}منیفولد جوش داده شده داشت. اهداف شامل حداقل 25 درصد کاهش وزن، هندسه دونده مداوم بدون انتقال ناگهانی، و سازگاری با بسته بندی های موجود تحت تقویت متوسط ​​بود.

خطرات اصلی به دام افتادن پودر در دونده های پیچیده و حفظ یکپارچگی ساختاری پس از چرخه حرارتی بود. این طرح بخش‌های دایره‌ای حیاتی را به نمایه‌های قطره‌ای تبدیل کرد، جهت‌گیری را برای مسیرهای{1}خود پشتیبان بهینه کرد، و پورت‌های فرار موقت را اضافه کرد که بعداً بسته شدند. قطعات در AlSi10Mg بر روی یک سیستم چند{4}لیزری،-کاهش استرس، CNC{6}}بر روی سطوح آب بندی و پورت ها ساخته شدند، سپس با جریان ساینده روی رانرها تکمیل شدند. بازرسی سی تی کانال های شفاف را تایید کرد. منیفولد نهایی کاهش وزن 28 درصدی را به همراه داشت و ارقام جریان هوا را بهبود بخشید. تست فشار و تایید دینو را بدون نشتی یا مشکلات ساختاری پشت سر گذاشت. از طراحی تایید شده تا اولین واحدهای کاربردی کمتر از سه هفته طول کشید.

این ترتیب-تنظیم هندسه برای پاک‌پذیری، پست کنترل‌شده-پردازش و تأیید{2}}الگویی است که به طور مداوم کار می‌کند.

همان فناوری، صنایع مختلف

ترکیبی یکسان از همجوشی بستر پودر لیزری و پرداخت دقیق CNC که برای منیفولدهای ورودی استفاده می شود در کارهای پزشکی نیز ظاهر می شود. ایمپلنت های پزشکی پرینت سه بعدی آلیاژهای تیتانیوم بر توانایی ایجاد سطوح متخلخل کنترل شده برای یکپارچگی استخوان در حالی که تحمل خارجی محکمی دارند متکی هستند. محصولات پزشکی ماشین‌کاری دقیق CNC اغلب با شکل‌های افزودنی خالص شروع می‌شوند و با همان استراتژی ماشین‌کاری ترکیبی که برای سطوح آب‌بندی منیفولد و ویژگی‌های نصب استفاده می‌شود، به پایان می‌رسند. دانش فرآیند در مورد مدیریت پودر، تنش باقیمانده، و{5}}انتقالات پس از ماشینکاری به طور مستقیم.

هر کارخانه چاپ سه بعدی فلزی کانال های داخلی را به یک اندازه خوب اداره نمی کند. روی این نکات تمرکز کنید:

توانایی اثبات شده برای تولید و پاکسازی کانال های داخلی پیچیده، نه فقط هندسه خارجی ساده.

مجموعه پارامترهای معتبر و گواهی مواد برای AlSi10Mg یا آلیاژ انتخابی شما.

پردازش در خانه یا پست تحت کنترل شدید-: تنش زدایی، عملیات حرارتی، ماشینکاری CNC، و تکمیل سطح داخلی.

روش‌های بازرسی که در واقع می‌توانند تمیزی کانال را تأیید کنند (CT، آزمایش جریان یا معادل آن).

انتقال از نمونه اولیه به حجم های کوچک-دسته ای یا عمده فروشی بدون تغییر کیفیت را تجربه کنید.

تمایل به ارائه بازخورد واقعی DFM در مورد اندازه کانال، جهت‌گیری و هندسه{0}}خود پشتیبان به جای یک نقل قول عمومی.

سازنده ای که بتواند در مورد استراتژی حذف{0}پودر و تکمیل ترکیبی به صورت عملی بحث کند، احتمال بیشتری دارد که قطعات پرینت سه بعدی فلزی سفارشی قابل اعتماد را ارائه دهد.

اگر طرح منیفولد یا جزء فلزی پیچیده مشابه دارید، فایل STEP را برای طراحی رایگان-برای-بررسی قابلیت ساخت ارسال کنید. این بازبینی خطرات پاک‌سازی کانال را علامت‌گذاری می‌کند، جهت‌گیری و تنظیمات خود را{3}}توصیه می‌کند و یک جدول زمانی و هزینه واقعی را برای تعداد نمونه اولیه و تولید ارائه می‌کند. بازخورد واضح در مورد قابلیت ساخت سریع ترین راه برای حرکت از مفهوم به قطعات فلزی کاربردی است.