2019年2月17日星期日

3D打印需要注意的支撐結構與應力


  在使用選擇性激光融化(SLM)技術的前期建模中,需要考慮的關鍵因素包括設計支撐結構,以及怎樣設計才能避免激光加工過程中熱應力帶來的變形問題。

  從支撐結構到自支撐結構

  通常,在選擇性激光融化過程中,支撐結構的構建是必要的,3D列印有幾方面原因:一方面是支撐結構加強和支持零件與構建平台的穩定性;其二是支撐結構帶走零件構建過程中多余的熱量;其三是支撐結構可以防止零件翹曲以及減少零件構建過程中的失敗幾率。

  的確,似乎沒人喜歡支撐結構,因為它不但影響生產的產量和成本,還會增加額外的打印時間、成本、後處理時間和復雜度。

  這就帶來了支撐結構的優化問題,要盡量減少和避免支撐結構的使用,就需要對所生產的零件的幾何形狀和它的構建局限性有著充分的了解。

  增材制造基本上是一個焊接過程,雖然激光束斑直徑比與傳統的焊接小,所以能量密度高。這可能會導致大的橫截面或在不同的橫截面區域的應力。這種應力會導致翹曲,在極端情況下,會使零件從支架上被“拔”起來,帶來裂縫的發生。如果無法避免厚結構的構建,最明智的選擇是通過一個較厚的構建板抵抗這些RP彎曲力量。
打樣
  在一般情況下,需要避免通過增材制造樣品來制造非常厚的結構,特別是鈦合金材料,因為鈦合金的熔融溫度和殘余應力會很高。在可能的情況下,壁應該薄並且一致,這樣不同區域中的應力不會導致其他區域發生變形。如果必須出現整塊的結構,可疑考慮用晶格來填充這些塊,以減少應力,並且節約重量,逆向工程材料成本和構建時間。

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