धातु 3डी प्रिंटिंग के बाद प्रसंस्करण में आम कठिनाइयाँ क्या हैं?

1. सतह खुरदरापन नियंत्रण: "रिक्त" से "तैयार उत्पाद" तक जाना
क्योंकि धातु 3डी प्रिंटिंग चीजों को परतों में बनाती है, सतह में खुरदरापन (रा मान) के साथ एक चरणबद्ध बनावट होती है जो आमतौर पर 6 और 12 माइक्रोन के बीच होती है। यह पारंपरिक मशीनिंग की तुलना में काफी अधिक खुरदरा है, जिसका खुरदरापन मान 0.8 से 1.6 μm है। उदाहरण के लिए, विमान के इंजन ब्लेड के लिए कूलिंग चैनल की भीतरी दीवार का खुरदरापन 3 μm से नीचे रखा जाना चाहिए, अन्यथा यह गर्मी हस्तांतरण की प्रभावशीलता को बहुत कम कर देगा।
प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएँ:
अवशिष्ट समर्थन संरचना: मुद्रण के दौरान चीजों को आकार बदलने से बचाने के लिए लगाई जाने वाली समर्थन संरचना, हटाने के बाद सतह पर गड्ढे या उभार छोड़ सकती है।
पाउडर आसंजन: जब पाउडर के कण पूरी तरह से पिघलते नहीं हैं, तो वे सतह पर चिपक जाते हैं, जिसे "गोलाकारीकरण" कहा जाता है।
इंटरलेयर बॉन्डिंग निशान: जहां लेजर स्कैनिंग पथ पार हो जाते हैं वहां छोटे उभार बन सकते हैं।
उत्तर:
रासायनिक पॉलिशिंग: सतह परत को चुनिंदा रूप से भंग करने के लिए अम्लीय या क्षारीय समाधान का उपयोग करके इसे 1 माइक्रोमीटर से अधिक चिकना बनाया जा सकता है, लेकिन आपको बहुत अधिक संक्षारण से बचने के लिए इसे समाधान में कितनी देर तक छोड़ना है, इसके बारे में बहुत सावधान रहना होगा।
सैंडब्लास्टिंग उपचार: उच्च गति वाले रेत प्रवाह के साथ सतह पर प्रहार करके एक समान मैट सतह बनाई जाती है। यह जटिल आंतरिक गुहा डिज़ाइनों के लिए अच्छा है, लेकिन यह नई सतह दोष भी पैदा कर सकता है।
इलेक्ट्रोलाइटिक पॉलिशिंग: यह विधि सूक्ष्म स्तर पर सतह को समतल करने के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल सिद्धांतों का उपयोग करती है। यह एक दर्पण प्रभाव (रा) प्रदान कर सकता है<0.1 μ m), but the equipment is expensive.
2. आंतरिक दोषों को ठीक करना: चीजों को सघन और बेहतर बनाने की कुंजी।
धातु 3डी मुद्रित भागों के अंदरूनी हिस्से में आमतौर पर 0.1% से 5% की सरंध्रता होती है। इन छोटी-छोटी खामियों के कारण दरारें पड़ सकती हैं, जिससे हिस्सों की थकान भरी जिंदगी काफी कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, 0.5% से अधिक सरंध्रता वाले टाइटेनियम मिश्र धातु प्रत्यारोपण हड्डी के साथ एकीकृत होने में विफल हो सकते हैं।
प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएँ:
छिद्र: यदि लेजर की तीव्रता बहुत कम है या पाउडर में बहुत अधिक ऑक्सीजन है, तो पिघला हुआ पूल टूट सकता है।
पर्याप्त संलयन नहीं: परतों के बीच कमजोर बंधन, जो सूक्ष्म परत की ओर ले जाता है।
दरार: एक गर्म या ठंडी दरार जो तब होती है जब अवशिष्ट तनाव बढ़ जाता है।
उत्तर:
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (एचआईपी): सामग्री को बहुत अधिक दबाव (100-200 एमपीए) और गर्मी (900-1200 डिग्री) में रखा जाता है। इससे इसका आकार बदल जाता है, आंतरिक छिद्र बंद हो जाते हैं और इसका घनत्व 99.9% से ऊपर बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, HIP उपचार ने GE एविएशन द्वारा बनाए गए LEAP इंजनों में ईंधन इंजेक्टरों की थकान अवधि को तीन गुना कर दिया है।
स्थानीय घुसपैठ: वैक्यूम संसेचन विधि धातु आधारित मिश्रित सामग्री के महत्वपूर्ण क्षेत्रों को भर देती है, जिससे यह पतली दीवारों वाली संरचनाओं को ठीक करने के लिए अच्छा हो जाता है।
लेजर रीमेल्टिंग: सतह या आंतरिक दोष वाले क्षेत्रों पर दूसरा स्कैन करने से अनाज को बेहतर बनाने में मदद मिल सकती है, लेकिन यह नए थर्मल तनाव भी जोड़ सकता है।
3. अवशिष्ट तनाव का प्रबंधन: विरूपण को नियंत्रित करने के लिए सिस्टम इंजीनियरिंग
जब धातु को 3डी प्रिंट किया जाता है, तो तेजी से गर्म होने और ठंडा होने से होने वाला थर्मल तनाव सामग्री की उपज शक्ति का 50% से 80% तक पहुंच सकता है। इससे हिस्से विकृत हो सकते हैं, टूट सकते हैं या आकार बदल सकते हैं। अवशिष्ट तनाव बड़े फ्रेम निर्माणों में कई मिलीमीटर के विरूपण को प्रेरित कर सकता है, जो स्वीकार्य से काफी अधिक है।
प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएँ:
असमान तनाव वितरण: जटिल ज्यामितीय आकृतियाँ तापमान प्रवणता में बड़े बदलाव का कारण बनती हैं।
सब्सट्रेट बाधा प्रभाव: तनाव उस बिंदु पर बनता है जहां घटक सब्सट्रेट से मिलता है, जो आसानी से इंटरलेयर प्रदूषण का कारण बन सकता है।
बहु-सामग्री मुद्रण चुनौती: तथ्य यह है कि विभिन्न सामग्रियों का विस्तार अलग-अलग दरों पर होता है, जिससे तनाव तेजी से बढ़ता है।
उत्तर:
मुद्रण से पहले, तापमान अंतर को कम करने के लिए सब्सट्रेट को 200 और 500 डिग्री सेल्सियस के बीच गर्म करें। उदाहरण के लिए, युन्याओ शेनवेई की प्रिसिजन श्रृंखला मशीनों में 500 डिग्री सब्सट्रेट प्रीहीटिंग सुविधा होती है जो टाइटेनियम मिश्र धातु से बने मुद्रित भागों में दरार पड़ने की संभावना को कम करती है।
स्कैनिंग रणनीति को अनुकूलित करना: गर्मी इनपुट को फैलाने और इसे एक ही स्थान पर बहुत अधिक गर्म होने से बचाने के लिए "द्वीप स्कैनिंग" या "चेसबोर्ड स्कैनिंग" का उपयोग करें।
तनाव से राहत एनीलिंग: मुद्रण के बाद, 80% से अधिक तनाव से छुटकारा पाने के लिए 600-700 डिग्री पर इन्सुलेशन उपचार किया जाता है जो अभी भी मौजूद है।
4. आयामी सटीकता की गारंटी: "अनुमानित मोल्डिंग" से "नेट मोल्डिंग" तक एक कदम आगे
धातु 3डी प्रिंटिंग आमतौर पर ± 0.1 मिमी के भीतर सटीक होती है, लेकिन उन टुकड़ों के लिए जिन्हें बहुत सटीक होने की आवश्यकता होती है, जैसे क्लॉक गियर, आगे की मशीनिंग की आवश्यकता होती है। लेकिन जटिल आंतरिक गुहा संरचनाओं, ऐसी जाली संरचनाओं, और मानक मिलिंग या इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (ईडीएम) के साथ काम करना बहुत कठिन है, जो आंतरिक संरचना को नुकसान पहुंचा सकता है।
प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएँ:
सिकुड़न विकृति: जब धातु ठंडी हो जाती है, तो उसका आयतन सिकुड़ जाता है, जिससे आयाम बदल जाता है।
सहायक संरचनाओं से हस्तक्षेप: अवशिष्ट समर्थन से मशीनिंग संदर्भ विमान को ढूंढना कठिन हो जाता है।
पतली दीवार वाली संरचनाएं पर्याप्त रूप से कठोर नहीं होती हैं, इसलिए कंपन को संसाधित करने से उपकरण आसानी से टूट सकते हैं।
उत्तर:
डिजाइनिंग मुआवजा: सीएडी मॉडल में संकोचन राशि को समय से पहले सेट करें (आमतौर पर 0.2% और 0.5% के बीच) और इसे कई बार प्रिंट करके फिक्स की जांच करें।
पांच {{0}एक्सिस लिंकेज मशीनिंग: डीएमजी मोरी का लेजरटेक {{1}डी उपकरण एक मल्टी{2}एक्सिस सीएनसी मशीन टूल का एक उदाहरण है जो एक ही समय में प्रिंटिंग और मिलिंग दोनों कर सकता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग (ईसीएम) यांत्रिक काटने के बल की आवश्यकता के बिना सामग्री को हटाने की एक विधि है। यह पतली दीवार वाली संरचनाओं की सटीक मशीनिंग के लिए अच्छा है।
5. कई सामग्रियों के साथ संगतता: कार्यात्मक रूप से वर्गीकृत सामग्रियों के साथ समस्या
हल्के वजन, संक्षारण प्रतिरोध और चालकता की जरूरतों को पूरा करने के लिए धातु 3डी प्रिंटिंग धीरे-धीरे बहु-सामग्री मिश्रण की दिशा में आगे बढ़ रही है। लेकिन तथ्य यह है कि विभिन्न सामग्रियों में अलग-अलग पिघलने बिंदु और थर्मल विस्तार गुणांक होते हैं, इसका मतलब है कि उनके बीच बंधन शक्ति पर्याप्त मजबूत नहीं है, जो जल्दी से प्रदूषण या दरार का कारण बन सकती है।
प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएँ:
पाउडर का क्रॉस {{0}संदूषण: कई सामग्रियों के साथ मुद्रण के लिए डिब्बों में अवशिष्ट पाउडर सामग्री की शुद्धता को ख़राब करता है।
प्रक्रिया पैरामीटर संघर्ष: अलग-अलग सामग्रियों को अलग-अलग लेजर शक्ति, स्कैनिंग गति और अन्य सेटिंग्स के साथ मिलान करने की आवश्यकता होती है।
इंटरफ़ेस का प्रदर्शन ख़राब हो जाता है: जहां विभिन्न सामग्रियां मिलती हैं, वहां भंगुर चरण तेज़ी से घटित होते हैं।
उत्तर:
मॉड्यूलर पाउडर आपूर्ति प्रणाली: उदाहरण के लिए, युन्याओ शेनवेई के अनुसंधान श्रृंखला उपकरण में स्वतंत्र पाउडर आपूर्ति टैंक हैं जो आपको सामग्री की विभिन्न परतों के बीच अदला-बदली करने देते हैं।
इंटरफ़ेस को प्रीप्रोसेस करना: इंटरफ़ेस को बेहतर चिपकाने के लिए लेजर सफाई या प्लाज्मा छिड़काव का उपयोग करें।
संख्यात्मक सिमुलेशन अनुकूलन: मुद्रण प्रक्रिया के दौरान विभिन्न सामग्रियों के थर्मल और यांत्रिक गुण कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, इसका मॉडल बनाने के लिए ANSYS या COMSOL सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें। इससे आपको सही पैरामीटर स्थापित करने में मदद मिलेगी.
6. लागत और दक्षता के बीच सही संतुलन ढूँढना: बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ सबसे बड़ी समस्या
धातु 3डी प्रिंटिंग की लागत किसी उत्पाद की पूरी लागत का 30% से 70% होती है, और प्रसंस्करण का समय लंबा होता है (आमतौर पर प्रिंटिंग समय का 2-5 गुना), जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन में इसका उपयोग करना कठिन हो जाता है। उदाहरण के लिए, कार इंजन के सिलेंडर ब्लॉक के लिए पारंपरिक कास्टिंग प्रक्रिया की लागत लगभग 500 युआन प्रति पीस है। दूसरी ओर, 3डी प्रिंटिंग और पोस्ट प्रोसेसिंग की लागत 3000 युआन से अधिक हो सकती है।
प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएँ:
उच्च उपकरण लागत: उच्च {{0}अंत पांच - अक्ष मशीनिंग केंद्रों की लागत 5 मिलियन युआन से अधिक है, जबकि एचआईपी उपकरण की लागत 20 मिलियन युआन तक हो सकती है।
प्रक्रिया श्रृंखला की लंबाई: आपको क्रम में कई चरण करने होंगे, जैसे गर्म करना, तार काटना, समर्थन हटाना, पॉलिश करना और फिर से पॉलिश करना।
स्वचालन का निम्न स्तर: जटिल भागों के प्रसंस्करण के बाद अभी भी मैन्युअल कार्य की आवश्यकता होती है, जो इसे कम कुशल बनाता है।
उत्तर:
उत्पादन लाइनों का स्मार्ट एकीकरण: 3डी प्रिंटर, ताप उपचार भट्टियों और मशीनिंग केंद्रों को जोड़ने के लिए एजीवी कार्ट का उपयोग करें ताकि पूरी प्रक्रिया स्वचालित रूप से चले। उदाहरण के लिए, प्लैटिनम टेक्नोलॉजी का BLT{{2}S800 उपकरण अंतर्निहित ऑनलाइन पहचान और अनुकूली प्रसंस्करण क्षमताएं प्रदान करता है।
योगात्मक विनिर्माण: मुद्रण के बाद आने वाले चरणों की संख्या में कटौती करने के लिए, मुद्रण प्रक्रिया के दौरान आंशिक मशीनिंग को सिंक्रनाइज़ करें। Mazak की INTEGREX i-400AM मशीनें लेजर क्लैडिंग और मिलिंग के बीच स्विच कर सकती हैं।
डिजिटल प्रक्रिया योजना: सर्वोत्तम मशीनिंग पथ खोजने और निष्क्रिय समय में कटौती करने के लिए सीमेंस एनएक्स या मैजिक्स सॉफ़्टवेयर का उपयोग करना।