Come rimuovere le strutture di supporto interne nella post-elaborazione?

一, Migliorare la progettazione della struttura di sostegno: passare dalla “rimozione passiva” alla “prevenzione attiva”
1. Modo intelligente per pianificare il layout del supporto
I design a griglia o a colonna sono comuni nei sistemi di supporto tradizionali, sebbene possano lasciare residui di polvere e danneggiare la superficie. Il design moderno aiuta a ottimizzare i layout con algoritmi software, come:
Supporto diagonale: un supporto diagonale a 45 gradi viene utilizzato per collegare parti e piattaforme di stampa in costruzioni complicate come le tubazioni. Ciò riduce il numero di punti di contatto e semplifica la post-elaborazione.
Design del punto di frattura: aggiunta di elementi a forma di clessidra o di dente-nella connessione tra il supporto e le sezioni per creare una "frattura controllabile" attraverso punti deboli pre-impostati. Ciò evita le depressioni superficiali che possono verificarsi con il taglio regolare.
Sostegno alla regionalizzazione: utilizzo di software per ingrandire l'area proiettata del supporto e focalizzarla su regioni meno importanti (come i piani anziché le superfici), il che riduce l'influenza sulle superfici funzionali.
2. Strategia per differenziare i materiali
La tecnologia di rimozione elettrochimica suggerita dall'Arizona State University consente di ottenere una "rimozione non-distruttiva" corrodendo selettivamente i materiali di supporto (come l'acciaio al carbonio) mantenendo il corpo principale del componente (come l'acciaio inossidabile). Questa tecnologia deve soddisfare i seguenti criteri:
La differenza di potenziale elettrochimico tra il materiale di supporto e il materiale del componente deve essere maggiore di 0,2 V. La soluzione elettrolitica deve avere un'elevata selettività (ad esempio, la velocità di corrosione dell'acciaio al carbonio in un sistema acido nitrico+ossigeno deve essere più di 100 volte quella dell'acciaio inossidabile). Il tempo di reazione deve essere controllato per evitare un'eccessiva corrosione.
2, Il vecchio modo di sbarazzarsi delle cose era trovare un equilibrio tra lavorazione meccanica e trattamento chimico.
1. Tecnologia per rimuovere le cose meccanicamente
Strumenti manuali come pinze, forbici e lime funzionano bene su costruzioni semplici, ma possono raschiare la superficie delle parti. Ad esempio, quando si rimuove il supporto di una determinata pala di un motore aeronautico, il residuo del supporto spesso 0,5 mm deve essere lucidato a mano, operazione che può richiedere fino a quattro ore per pezzo.
Sega a nastro e taglio a filo: il taglio a filo con scarica elettrica (EDM) può separare gli oggetti con una precisione molto elevata, ma costa molto. La velocità di taglio della sega a nastro è aumentata del 30%, ma il piano inferiore deve essere nuovamente lavorato per sistemarlo.
Trattamento mediante sabbiatura: l'uso di particelle di sabbia di ossido di alluminio ad alta- pressione per colpire la superficie può rimuovere contemporaneamente sia i residui del supporto che gli strati di ossido, ma può anche nascondere difetti come microfessurazioni.
2. Tecnologia per la corrosione chimica
Una soluzione acida, come una miscela di acido fluoridrico e acido nitrico, può erodere i supporti in lega di titanio. Tuttavia, la temperatura (meno di 40 gradi Celsius) e il tempo (meno di 15 minuti) devono essere gestiti con attenzione, altrimenti i componenti diventerebbero più ruvidi in superficie.
Soluzione con una base: la soluzione di idrossido di sodio è ottima per il supporto a base di alluminio-, ma successivamente deve essere neutralizzata per impedire l'infragilimento da idrogeno.
Lucidatura elettrochimica: questo processo rimuove i residui del supporto attraverso la dissoluzione anodica e rende la superficie più liscia (il valore Ra può essere abbassato a meno di 0,2 μm), ma le apparecchiature sono piuttosto costose.
3, Fusion: una soluzione automatizzata che utilizza robot e intelligenza artificiale
1. Robot per aiutare il sistema
Solukon in Germania ha realizzato il sistema SFM-AT800, che utilizza le seguenti tecnologie per automatizzare la rimozione:
Controllo di collegamenti multi-asse: il robot a 6 assi è dotato di teste di taglio, smerigliatrici angolari e altre attrezzature che gli consentono di lavorare con complicati sistemi interni.
Modifica il force feedback: monitoraggio-in tempo reale della forza di taglio (<5N) and automatic adjustment of feed speed to avoid damage to the part;
Modulo per il riciclaggio delle polveri: Aspiratore a pressione negativa integrato che ricicla il 98% del materiale raccolto, riducendo così gli sprechi.
2. Miglioramento dei processi-guidato dall'AI
Il sistema Rivelin Robotics NetShape nel Regno Unito utilizza algoritmi di apprendimento automatico:
Previsione dei difetti: utilizza i dati passati per costruire un modello di distribuzione dei residui in modo da poter pianificare in anticipo il modo migliore per rimuovere il difetto;
Adattamento dell'utensile: modifica i parametri di taglio (velocità, avanzamento) automaticamente in base alla durezza del materiale (ad esempio, Inconel 718 rispetto alla lega di alluminio);
Buon controllo-a circuito chiuso: la scansione 3D può dirti quanto è ruvida una superficie in tempo reale e puoi modificare il tempo di lucidatura mentre sei in movimento.
4. Nuove tecnologie: dalla “rimozione” alla produzione “non supportata”.
1. Progettazione per l'ottimizzazione della topologia
L'utilizzo di software come Altair OptiStruct può contribuire a rendere le strutture più forti riducendo al contempo la quantità di supporto di cui hanno bisogno. L'ottimizzazione della topologia, ad esempio, ha ridotto del 60% il volume di supporto di una determinata fascia satellite e il tempo necessario per elaborarlo di un-terzo delle sue dimensioni originali.
2. Tecnologia per supportare il metallo liquido
ExOne negli Stati Uniti ha ideato un sistema di supporto di stagno liquido che riempie la regione da stampare con metallo liquido. Dopo la stampa, viene riscaldato a 232 gradi per sciogliere lo stagno e lasciarlo fuoriuscire, operazione chiamata "rimozione senza residui". Questo metodo è stato utilizzato per realizzare parti di aeroplani in lega di titanio e ha reso dieci volte più semplice la rimozione del supporto.
3. Stampa con l'aiuto di un campo magnetico
La tecnologia della polvere magnetica creata dal MIT utilizza un campo magnetico esterno per regolare la distribuzione della polvere metallica non-magnetica, creando una struttura di supporto temporanea nell'area sospesa. Dopo la stampa, utilizzare un campo magnetico inverso per favorire la rimozione automatica della polvere. Funziona bene con materiali che rispondono ai magneti, comprese le leghe di cromo-cobalto.
5, Problemi e migliori pratiche del settore
1. Analisi di un caso tipico
Nel settore aerospaziale, GE Aviation ha ridotto il tempo necessario per elaborare gli ugelli del carburante dei motori LEAP da 72 ore a 8 ore automatizzando il sistema. Ciò ha aumentato la capacità di produzione annuale di 15 volte.
Stryker utilizza la tecnica di rimozione elettrochimica per trattare le coppe acetabolari, che riduce il tasso di supporto residuo dal 3% allo 0,05%. Ciò soddisfa i severi standard della FDA per il rilascio di ioni metallici.
2. Principali problemi
Bilancio dei costi: il ritorno sull'investimento per le apparecchiature di automazione può richiedere fino a 5 anni e le piccole e medie-imprese svolgono ancora molto lavoro manuale.
Limitazioni sui materiali: la tecnologia elettrochimica può essere utilizzata solo con determinate combinazioni di materiali e deve essere più flessibile;
Controllo di precisione: anche se non è più possibile supportare sistemi interni complicati come i canali di raffreddamento, è comunque necessario un intervento fisico.