1 Samenvatting van herhaalbaarheidsproblemen met de prestaties van metaal 3D-printmateriaal
Door metaalpoeders laag voor laag te stapelen, genereert metaal 3D-printen een driedimensionale solide structuur die verschillende fasen omvat, waaronder poederverwerking, lasersmelten, afkoelen en stollen. Elke actie kan de materiaaleigenschappen van het uiteindelijke onderdeel beïnvloeden, en daarmee de herhaalbaarheid van de prestaties beïnvloeden. Dit kan problemen veroorzaken. De herhaalbaarheid van materiaaleigenschappen komt vooral tot uiting in de volgende kenmerken:
Inconsistenties in de microstructuur: Snelle afkoeling van lasergesmolten poeder tijdens het 3D-printproces van metaal zorgt ervoor dat microstructuren die niet in evenwicht zijn, waaronder een ongelijkmatige verdeling van korrelgrootte, vorm en oriëntatie, zich gemakkelijk kunnen ontwikkelen. De mechanische eigenschappen van de onderdelen – sterkte, hardheid en taaiheid – worden rechtstreeks beïnvloed door de variaties in deze microstructuur.
Veel voorkomende kwaliteitsproblemen bij 3D-geprinte metalen producten zijn porositeit en gebreken. Ze kunnen beginnen met poederverontreinigingen, gasinsluitsels tijdens het lasersmelten, onvoldoende hechting tussen de lagen en andere elementen. De sterkte en duurzaamheid van onderdelen kunnen aanzienlijk worden verminderd door de aanwezigheid van gebreken en poriën.
Warmtebehandeling en nabehandelingseffecten: Meestal vereisen metalen 3D-geprinte componenten een warmtebehandeling en nabehandeling na het printen, ze helpen de microstructuur te maximaliseren, restspanning te verminderen en de oppervlaktekwaliteit te verbeteren. Maar tijdens de warmtebehandeling en nabehandeling kunnen elementen zoals temperatuurregeling, houdduur en afkoelsnelheid allemaal de materiaaleigenschappen van onderdelen beïnvloeden, waardoor de herhaalbaarheid van de prestaties in gevaar komt.
Verwerkingstechnologieën en poederkwaliteit: De prestaties van bedrukte goederen zijn sterk afhankelijk van de kwaliteit en verwerkingstechnologieën van metaalpoeder. Tijdens het printproces kunnen de deeltjesgrootteverdeling, de vorm, de vloeibaarheid en de chemische samenstelling van het poeder allemaal de poedervuldichtheid, de laserabsorptie-efficiëntie en het smeltgedrag beïnvloeden, waardoor de materiaaleigenschappen van de componenten worden beïnvloed.
2 In plaats van een aanpak voor het aanpakken van de herhaalbaarheid van materiaaleigenschappen bij 3D-printen van metaal
Vanuit de volgende gezichtspunten kunnen verstandige methoden worden voorgesteld om de herhaalbaarheid van materiaalprestaties bij 3D-printen van metaal op te lossen:
Maximaliseren van verwerkingstechnologie en poederkwaliteit: Het oplossen van de herhaalbaarheid van prestaties begint met het verbeteren van de kwaliteit en verwerkingstechnologie van metaalpoeders. Strenge controle van de deeltjesgrootteverdeling, vorm en chemische samenstelling van het poeder, evenals geavanceerde poederverwerkingstechnologieën, waaronder ultrasone trillingen en luchtstroomscreening, zullen helpen de vuldichtheid en laserabsorptie-efficiëntie van het poeder te verbeteren, waardoor de vorming van poriën wordt verminderd. en defecten, waardoor de herhaalbaarheid van de materiaalprestaties van de onderdelen wordt verbeterd.
exacte controle van productieparameters: De materiaalkwaliteiten van de componenten worden sterk beïnvloed door de printinstellingen die worden gebruikt bij het 3D-printen van metaal: laservermogen, scansnelheid, laagdikte en spotgrootte. Door nauwkeurig beheer van deze parameters kan de microstructuur van de componenten worden gemaximaliseerd, kan niet-evenwichtsfasevorming worden geminimaliseerd en kunnen de mechanische eigenschappen van het materiaal en de corrosieweerstand worden verhoogd. Tegelijkertijd kan een verstandige printpadplanning helpen om het optreden van fouten te verminderen en de herhaalbaarheid van de prestatie van onderdelen te vergroten.
Verbetering van nabehandelingsprocedures en warmtebehandelingstechnieken: De prestaties van 3D-geprinte metalen onderdelen worden sterk beïnvloed door nabehandelingsprocedures en warmtebehandeling. Restspanning kan worden verminderd, de microstructuur kan worden geoptimaliseerd en de sterkte en taaiheid van de componenten kunnen worden verhoogd door middel van optimale optimalisatie van het warmtebehandelingsproces, dat wil zeggen door een geschikte verwarmingstemperatuur, houdduur en afkoelsnelheid te kiezen. Gelijktijdige geavanceerde nabewerkingsmethoden, waaronder oppervlaktecoating, polijsten en zandstralen, kunnen de oppervlaktekwaliteit van onderdelen verbeteren en de slijtvastheid en corrosieweerstand verhogen.
Verbetering van de kwaliteitscontrole en procesmonitoring: Het versterken van procesmonitoring en kwaliteitscontrole is een belangrijke manier om de herhaalbaarheid van materiaaleigenschappen bij 3D-printen van metaal te vergroten. Realtime monitoring van temperatuur, druk en gassamenstelling tijdens het printproces helpt mogelijke kwaliteitsproblemen snel te vinden en op te lossen. Geavanceerde detectiemethoden, waaronder röntgendiffractie, scanning-elektronenmicroscopie en energiespectrumanalyse, kunnen ook gelijktijdig worden gebruikt om de microstructuur en chemische samenstelling van de onderdelen nauwkeurig te onderzoeken, zodat wordt gegarandeerd dat hun prestaties voldoen aan de ontwerpcriteria.
Onderzoek naar materiaalprestaties en gegevensverzameling: Het uitvoeren van onderzoek naar materiaalprestaties en het verzamelen van gegevens is de sleutel om de herhaalbaarheid van materiaaleigenschappen bij 3D-printen van metaal op te lossen, aangezien ingewikkelde factoren uit vele aspecten bij dit proces betrokken zijn. Nauwkeuriger en betrouwbaarder voorspellingsmodellen kunnen worden ontwikkeld door middel van diepgaand onderzoek naar de effecten van verschillende materialen, printparameters en warmtebehandelingstechnieken op de prestaties van onderdelen, waardoor een wetenschappelijke basis wordt geboden voor het optimaliseren van printprocessen en het verbeteren van de herhaalbaarheid van de prestaties. Tegelijkertijd kan het verzamelen van veel experimentele gegevens de verdere materiaalontwikkeling en procesoptimalisatie enorm ten goede komen.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/aluminum-alloy-3d-printed-racing-parts.html