Una delle sfide di precisione della tecnologia di stampa 3D in metallo
Uno dei principali vantaggi delle tecnologie di stampa 3D in metallo è la sua grande precisione. La sua precisione teoricamente può essere di 0.01 millimetro o anche migliore. Negli usi pratici, tuttavia, la precisione dimensionale generale è compresa tra ± 0,1 mm/100 mm, con un limite di ± 0,05 mm; la precisione delle apparecchiature tradizionali è spesso controllata entro 0,05 millimetri. Sebbene questo grado di precisione sia già molto elevato, in alcune particolari situazioni applicative è ancora necessaria una maggiore precisione per soddisfare i criteri di progettazione.
La stabilità del laser, la velocità di scansione, lo spessore dello strato di polvere, ecc. influenzano, tra gli altri elementi, la precisione delle apparecchiature di stampa 3D in metallo. L'interazione tra questi elementi rende difficile aumentare ulteriormente la precisione dell'attrezzatura generale.
L'impatto delle caratteristiche meccaniche: le caratteristiche termiche e fisiche dei vari materiali metallici differiscono notevolmente; questi fattori includono il punto di fusione e il coefficiente di dilatazione termica, che potrebbero influenzare la precisione durante tutto il processo di stampa. Ad esempio, alcuni materiali sono soggetti a stress termico durante il processo di fusione, che provoca la deformazione o la frattura dei componenti.
Nella stampa 3D in metallo vengono utilizzati molteplici parametri di processo, tra cui potenza del laser, velocità di scansione, spessore dello strato, dimensione delle particelle di polvere, ecc. Il controllo di precisione dipende dall'ottimizzazione di queste caratteristiche; tuttavia, nella pratica operativa a volte è difficile identificare il mix ideale, quindi seguono variazioni di precisione.
Non solo la precisione è importante per la qualità dei componenti metallici stampati in 3D, ma anche molti altri fattori tra cui la qualità della superficie, i difetti interni e le caratteristiche meccaniche. Il controllo di qualità di queste regioni presenta anche altre difficoltà.
Controllo della qualità della superficie: le variazioni nello spessore dello strato di polvere, nel percorso di scansione laser e nelle tecnologie di post-elaborazione influenzano tutti la qualità della superficie delle parti metalliche stampate in 3D. Gli effetti diretti sull'aspetto e sulle prestazioni dei componenti sono la ruvidità superficiale, l'ondulazione e altri indicatori.
I componenti metallici stampati in 3D potrebbero contenere difetti interni tra cui fratture, inclusioni e pori che compromettono seriamente le caratteristiche meccaniche e la durata dei componenti. Le tecniche convenzionali di test non distruttivi, tra cui test a raggi X, test a ultrasuoni, ecc., riscontrano difficoltà e scarsa precisione nell’identificare le forme geometriche complesse e le strutture interne dei componenti metallici stampati in 3D. Il rilevamento Micro CT è costoso e presenta alcune limitazioni relative alle dimensioni dei componenti e ai materiali, anche se ha una grande risoluzione e capacità di rilevamento.
Il controllo delle prestazioni meccaniche si riferisce a diversi elementi che influenzano le qualità meccaniche dei componenti metallici stampati in 3D: orientamento di stampa, tecnica di trattamento termico e composizione del materiale. Differenti direzioni delle qualità meccaniche potrebbero causare guasti ai componenti durante il funzionamento. Inoltre di grande importanza per le proprietà meccaniche sono la scelta e l'ottimizzazione delle tecniche di trattamento termico; ma nelle operazioni pratiche a volte è difficile regolarlo con precisione.
Le soluzioni per i problemi di precisione e controllo qualità della tecnologia di stampa 3D in metallo si trovano nei seguenti ambiti:
Ottimizzazione e aggiornamento dell'attrezzatura: la precisione generale dell'attrezzatura può essere aumentata mediante una migliore stabilità del laser, una velocità di scansione più rapida, uno spessore ottimale dello strato di polvere e altri fattori. L'introduzione simultanea di moderni sistemi di controllo e sensori mira a fornire monitoraggio in tempo reale e controllo del feedback del processo di stampa.
Ricerca sui materiali e scelta: creare nuovi materiali metallici per soddisfare varie situazioni applicative con caratteristiche termofisiche e di stampa eccezionali. Contemporaneamente, dovrebbero essere condotte indagini approfondite sui materiali attuali per comprenderne il comportamento durante tutto il processo di stampa, offrendo quindi un quadro teorico per l'ottimizzazione dei parametri di processo.
Standardizzazione e ottimizzazione dei parametri di processo: mediante uno studio sperimentale completo e l'analisi dei dati, identificare il mix ideale di fattori di processo e produrre specifiche di processo di stampa standardizzate. Ciò aiuta a ridurre al minimo le variazioni di precisione e qualità e quindi a migliorare la coerenza e l'affidabilità dei componenti.
Tecnologia dei test non distruttivi: innovazione e miglioramento Crea strategie e approcci innovativi per i test non distruttivi per le forme geometriche complesse e l'integrità strutturale interna degli oggetti metallici stampati in 3D. Sviluppare apparecchiature e strumenti per test a ultrasuoni adatti ai componenti metallici stampati in 3D; utilizzare potenti algoritmi di elaborazione delle immagini e tecnologia di intelligenza artificiale per aumentare la precisione e l'efficienza del rilevamento Micro CT.
Previsione e controllo delle proprietà meccaniche: la definizione di un modello di previsione delle prestazioni meccaniche per i componenti metallici stampati in 3D consente il controllo della direzione di stampa, del processo di trattamento termico e di altri parametri di ottimizzazione e controllo. In concomitanza con l'introduzione di sofisticate tecniche e apparecchiature di test delle prestazioni meccaniche avviene una valutazione e un'analisi approfondite delle prestazioni meccaniche dei componenti.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-robotic-gripper.html