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敬业增材3D打印技术创新大盘点

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敬业增材3D打印技术创新大盘点

作者:
发布时间:
2020/08/03
【摘要】:
敬业集团子公司敬业增材建立从增材制造原材料(金属粉末)生产,到激光熔覆修复、3D打印产品、粉末工模具钢生产多条智能制造生产线,是一家集专业研发、生产、销售高端气雾化金属粉末、激光再制造、3D打印服务于一体的全流程增材制造公司!

增材制造3D打印优化激光扫描策略

 

 

增材制造3D打印通过优化激光扫描策略,由线性扫描改为棋盘式扫描,降低热应力,解决因应力变形造成基板撕裂问题。

金属3D打印中,激光扫描线是零件成型的最小构成元素,为了减少应力集中,把长扫描线分割后以搭接形式形成各种形状区域,再分别以不同的先后次序扫描这些区域,即形成不同的扫描策略。金属零件成型过程中搭接过多将直接导致区域内热应力集中,或造成零件变形量过大,或导致零件产生裂纹,与此同时,局部热输入过大,零件内部缺陷增多,造成零件力学性能的下降。

针对此种情况,公司优化扫描策略,采用棋盘式扫描,该扫描策略是基于棋盘格局,把一个整体分为若干个棋盘格,成形过程中以优化的顺序跳跃扫描这些棋盘格,打印效率可提升20%。

该种扫描策略适用于具有大横截面的零部件,将大横截面划分为若干的小棋盘格,设定优化的扫描路径,从而可减小打印中产生的热应力集中,减少零件内部产生裂纹及缺陷,也可降低零件发生翘曲的可能,降低了打印过程中变形的风险,产品合格率提升30%,为后续业务开拓奠定基础。

 

攻克了钛合金长条实体零件打印难题

 

 

4月份,敬业增材与某客户合作钛合金零件打印项目,攻克了钛合金长条实体零件打印难题。

此次需打印的钛合金零件为长条实体形状,钛合金粉末在成形过程中内应力极大,轻则零件变形起翘、支撑开裂,重则撕裂基板、损坏刮刀。此次打印的难题在于成形过程中“内应力控制及零件变形开裂预防”、“内部质量保障及力学性能控制”。

第一次打印出的零件出现了支撑和实体均开裂的问题。针对此情况,技术人员进行了固定参数的分组实验,得到了在激光功率都是320W的前提下,使用条带扫面方式的内部残余应力为40%-50%,所以在打印的过程中零件在内应力的作用容易损坏,下一组实验为激光功率都是320W的前提下,使用棋盘扫面方式,得到的残余应力为15%-25%,所以扫描的方式要大大优于条带扫描方式,在后续打印中为了保证零件性能的情况下采用棋盘式烧结策略,会使打印件的内部残余应力减小,大幅度降低内应力;提高基板的加热温度;优化单层打印厚度、支撑等措施,最终完成了零件的打印且零件与支撑均无起翘开裂现象,满足客户使用性能要求。

3D打印技术制造的钛合金零部件,强度非常高,尺寸精确,其机械性能优于锻造工艺。钛合金因其良好的生物相容性及优异的机械性能,最主要的应用为生物医用材料、航空航天、精密仪器等。此次敬业增材攻克钛合金长条零件打印难题,积累了丰富打印经验,将为敬业增材做大做强再添助力,提高其高端应用以及高附加值。

 

增材制造攻克铝合金薄壁件技术

   

增材制造与沈阳客户合作铝合金薄壁航空件项目,由于该件最薄处仅为0.48mm,在前两次打印完之后存在变形,最大变形处达0.5mm,难以满足客户的使用要求。

由于薄壁零件具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点,但零件结构的设计趋于复杂薄壁型。铝合金薄壁结构件的加工变形预测的理论分析与加工变形控制技术研究难点。针对此情况技术人员和领导主管制定两个打印方案,第一个是在最薄处外侧加0.3mm余量,打印完成后通过外委机加去余量达到图纸要求,第二个是在外侧都加上网格支撑,和树形支撑来增强该件最薄处改善其变形量,从多方面综合考虑,尽量将多种因素的影响缩小到最低限度,以保证铝合金薄壁件的高精度,最终采取了第二个打印方案,在打印完成后,支撑去完,表面打光,最后经过三维扫描得到的数据与原数据进行对比相差+-0.1mm,完全满足了客户的使用要求。

基于铝合金材质特性原因,薄壁件使用机加工的方式无法成型,故薄壁件在近些年使用增材制造的方式加工非常有优势,此次增材制造针对薄壁铝合金件技术的攻克成功,将会为以后打印此类工件奠定基础,拓展业务板块,树立行业地位。

 

挑战极限 成功打印大尺寸薄壁件

 

6月份,敬业增材与北京某研究所合作一批高温合金零件,该批零件的特点是尺寸大,壁厚薄,零件最大尺寸达到了390mm*365mm*325mm,最薄处仅为1.5mm,可以说打印难度非常大。大型复杂薄壁零件的打印对各种加工工艺来讲都极具挑战性,应力、变形、冶金缺陷是困扰复杂薄壁零件制造的主要因素,且该批零件是用于重要的科研项目上,交货期时间非常紧,要想在短时间内打印完成如此高难度的零件还是有一定困难的,在打印腹鳍这个零件时,考虑到该件的壁薄,在打印过程中容易出现变形,故对此进行了实验性打印,结果跟预想的一样,在打印到50mm处零件就出现了变形。针对此问题我公司技术人员进行了讨论,如何才能保证打印成功,零件即不能变形,还容易去除支撑,最终定的方案是在建模软件中对其进行加固,在零件周围添加薄壁肋,使其在打印的过程中既能固定该件不产生变形,又能便于后期处理,按照此方案打印一次成功。

敬业增材突破大尺寸瓶颈、大面积薄壁零件SLM成形工艺等众多技术难题,成功完成零件打印,获得客户好评,且是目前敬业增材打印最大的高温合金零件。​

敬业集团子公司敬业增材建立从增材制造原材料(金属粉末)生产,到激光熔覆修复、3D打印产品、粉末工模具钢生产多条智能制造生产线,是一家集专业研发、生产、销售高端气雾化金属粉末、激光再制造、3D打印服务于一体的全流程增材制造公司,欢迎大家前来洽谈!

电话0311-82898096、17631108000(王经理)