Comment éviter la déformation par usinage des pièces métalliques imprimées en 3D ?

一, Phase de conception : Optimisation de la topologie par simulation de contraintes
1. Simuler la répartition des contraintes et reconstruire la structure
Une entreprise qui fabrique des aubes de turbine pour l'industrie aérospatiale a utilisé le logiciel Simufact Additive pour exécuter une simulation de couplage thermomécanique. Ils ont observé que les conceptions typiques montrent une concentration de contraintes dans la zone de transition du pied de pale. Changer la transition à angle droit en une transition à coin arrondi avec un rayon de 5 mm et remplir la zone qui ne supporte pas de contrainte avec une structure en treillis a réduit le pic de contrainte de 420 MPa à 280 MPa et la déformation d'impression de 62 %. Ce scénario montre que l'optimisation de la topologie basée sur la simulation peut détecter à l'avance les points de contraintes élevées et répartir les contraintes même en modifiant la structure.
2. Conception intelligente de structures durables
Des formules empiriques sont utilisées dans la conception de supports traditionnels, ce qui peut facilement provoquer une accumulation de chaleur dans une zone. Le logiciel VoxelDance Engineering de Manga Technology utilise la technologie de compensation de déformation par balayage pour créer automatiquement des structures de support qui s'adaptent aux formes des pièces. Cette méthode améliore la densité de la répartition des supports lors de l'impression de poignées articulaires artificielles dans une entreprise de dispositifs médicaux. Il réduit la profondeur des dommages de surface causés par le retrait du support après frittage de 0,3 mm à 0,05 mm et réduit la quantité de matériau de support nécessaire de 30 %.
3. Construire un modèle pour la compensation de pré-déformation
Pour les corps de vannes hydrauliques d'aviation qui doivent être précis à ± 0,02 mm près, Platinum Technology Company utilise un processus en boucle fermée-appelé « compensation de numérisation d'impression ». Au cours de ce processus, le modèle original est imprimé avec de l'acier inoxydable 316L et le scanner 3D ATOS Triple Scan obtient les données de déformation réelles. Ces données sont ensuite utilisées pour créer un modèle de pré-déformation inversée dans le logiciel Magics. Après deux cycles de correction, la tolérance dimensionnelle essentielle des pièces est passée de ± 0,15 mm à ± 0,03 mm, ce qui correspond aux exigences des normes aéronautiques.
2, étape du processus : contrôle collaboratif de plusieurs paramètres
1. Modification des paramètres du laser à la volée
L'équipement Huashu High Tech FS200M a modifié de manière dynamique la puissance du laser et la vitesse de balayage tout en imprimant la chambre de combustion d'un certain moteur en surveillant le champ de température du bain de fusion en temps réel. Dans la zone d'épaisseur de paroi de 3 mm, le paramètre 800 W/1 200 mm/s a été utilisé, et dans la zone d'épaisseur de paroi de 0,8 mm, le paramètre 600 W/800 mm/s a été utilisé. Cet ajustement des paramètres de partition réduit l'apport de chaleur dans les sections à parois minces de 40 % et les contraintes résiduelles de 55 %. Il résout également le problème de déformation par frittage dans la structure en porte-à-faux de 0,5 mm.
2. Améliorer la procédure de dépôt de poudre
L'équipement EOS M 400-4 utilise une technologie d'épandage adaptatif de poudre pour gérer l'effet de l'épaisseur de la couche de poudre sur la déformation. Il maintient l'épaisseur de la couche à 40 μm dans la région de support et la modifie dynamiquement à 25 μm dans la surface de forme libre. Les données de test démontrent que cette approche réduit le désalignement intercouche des pièces à paroi mince de 0,12 mm à 0,03 mm et augmente la valeur Ra ​​de la rugosité de surface de 12,5 μm à 6,3 μm.
3. Contrôle de l'atmosphère via un gaz inerte
L'appareil Platinum BLT-S800 maintient les niveaux d'air et d'humidité très bas (moins de 10 % d'humidité relative et 50 ppm) lors de l'impression d'implants orthopédiques en alliage de titane. Cela se fait à l'aide d'un système de contrôle en boucle fermée-. Des expériences comparant différents environnements ont montré que celui-ci peut réduire le taux d'oxydation de la poudre de 0,8% à 0,15%. Cela résout le problème des films d'oxyde qui rendent difficile la connexion des couches et rend les pièces 18 % plus résistantes.
3 L'étape de post-traitement est celle où les défauts sont corrigés et les performances améliorées.
1. Traitement de densification par pressage isostatique à chaud (HIP)
Une entreprise particulière de moteurs d'aviation a utilisé un équipement de pressage isostatique à chaud QIH-15 L pour travailler sur des pièces en alliage Inconel 718 à haute température. Garder les pièces à 1 200 degrés/150 MPa pendant 4 heures les a rendues plus denses (de 99,2 % à 99,98 %) et moins poreuses (de 0,3 % à 0,002 %). La durée de vie à la fatigue des pièces traitées est trois fois plus longue et les microfissures formées lors du processus de frittage ont complètement disparu.
2. Processus de traitement thermique par gradient
Pour les corps de vanne hydraulique en acier inoxydable 316L, effectuez un processus de traitement thermique en trois -étapes : recuit de détente à 550 degrés pendant 2 heures, traitement en solution à 1 050 degrés pendant 1 heure et traitement de vieillissement à 480 degrés pendant 4 heures. Ce procédé rend les pièces plus dures, passant de 180HV à 280HV, et diminue la contrainte résiduelle, passant de 320MPa à 80MPa. Cela résout le problème du rebond dimensionnel après usinage.
3. Technologie de suppression du support intelligent
Sur l'équipement DMG MORI LASERTEC 65 3D, un centre d'usinage à liaison cinq axes est utilisé pour le retrait du support : la force de coupe est surveillée en temps réel via le système Force Control et l'avance est automatiquement ajustée. Des tests ont démontré que cette technologie facilite 40 % le retrait du support et maintient la profondeur des dommages de surface à moins de 0,02 mm, ce dont les pièces d'aviation ont besoin pour rester intactes.