Avant de parler de soulagement du stress, comprenons d'abord ce qu'est le stress résiduel.
Qu'est-ce que le stress résiduel ?
La contrainte résiduelle est la contrainte qui existe dans un objet pour maintenir l'équilibre lorsqu'aucun facteur externe n'agit sur lui. Au cours du processus de fabrication, les pièces seront affectées par divers facteurs tels que les processus. Lorsque ces facteurs disparaissent, si les effets mentionnés ci-dessus et les effets sur les composants ne peuvent pas être complètement éliminés, il reste encore certains effets et influences sur les composants. L'effet et l'influence de ce résiduel est la contrainte résiduelle.
Du point de vue du travail énergétique, lorsque la force externe provoque la déformation plastique de l'objet, elle va provoquer la déformation interne de l'objet, accumulant ainsi une partie de l'énergie ; lorsque la force externe est éliminée, l'énergie avec une répartition inégale des contraintes internes sera libérée. Si la fragilité de l'objet est faible, l'objet se déformera lentement et si la fragilité est élevée, des fissures se formeront.
Les contraintes résiduelles sont très courantes dans la fabrication mécanique, et des contraintes résiduelles sont souvent générées dans divers processus. Cependant, les mécanismes qui génèrent des contraintes résiduelles peuvent essentiellement être regroupés en trois catégories :
La première catégorie est la déformation plastique non uniforme ;
La deuxième catégorie, les changements de température inégaux;
La troisième catégorie est celle des changements structurels inhomogènes (transitions de phase).
Risques de stress résiduel
D'après la classification des contraintes résiduelles, on peut voir que la contrainte résiduelle entraînera une déformation lente de l'objet, entraînant une modification de la taille de l'objet, entraînant la taille non qualifiée des pièces usinées. En même temps, il a également une influence très importante sur sa résistance à la fatigue, sa résistance à la corrosion sous contrainte, sa stabilité dimensionnelle et sa durée de vie.
Comment éliminer les contraintes résiduelles est un défi important dans la fabrication additive
La contrainte résiduelle est également l'un des défis les plus importants pour la fabrication additive et, dans certains cas, la contrainte résiduelle peut tellement affecter la pièce imprimée qu'elle plie toute la plate-forme de fabrication, sépare la pièce de la plate-forme de fabrication ou fissure la pièce elle-même. C'est l'une des raisons pour lesquelles les pièces fabriquées de manière additive nécessitent souvent l'ajout de structures de support. Ce n'est qu'après que ces contraintes résiduelles et ces concentrations de contraintes ont été soulagées par un traitement thermique que la pièce peut être retirée de la plate-forme de formage.
À l'heure actuelle, les méthodes traditionnelles d'élimination de la fabrication comprennent quatre méthodes : le traitement thermique, le pressage sous charge statique, le vieillissement par vibration et le traitement mécanique. Du fait des caractéristiques techniques de la fabrication additive pouvant être moulée sans moules, il est possible d'envisager d'optimiser la topologie pour s'affranchir des contraintes résiduelles lors de la conception de la pièce elle-même. Par exemple, réduire les zones d'épaisseur inégale et éviter autant que possible les grands changements de section ; ou la conception d'une plate-forme de formation de préchauffage et d'une chambre de formation de chauffage sur un équipement d'impression 3D peut réduire efficacement l'impact des contraintes résiduelles. Cependant, à ce stade, la façon d'améliorer la répartition des contraintes résiduelles dépend toujours de l'expérience du concepteur, de sorte que certaines contraintes résiduelles ne peuvent être évitées.
La contrainte résiduelle est la contrainte qui reste dans un matériau solide après que tous les facteurs qui introduisent une contrainte ont été supprimés. Les mêmes mécanismes qui peuvent générer des contraintes résiduelles dans la fabrication mécanique traditionnelle s'appliquent à la fabrication additive. Dans les pièces structurelles conçues et imprimées, une contrainte résiduelle inattendue ou incontrôlable peut entraîner une défaillance prématurée de la pièce. Il est particulièrement important de vaincre efficacement les contraintes résiduelles lors de la fabrication des pièces.
Logiciel pour le soulagement du stress dans l'impression 3D
Le logiciel de découpage UPrise3D auto-développé en interne a développé une fonction de soulagement du stress. En activant cette fonction, la méthode et le chemin d'impression sont automatiquement planifiés en fonction des différentes structures du modèle de pièce de soulagement des contraintes afin de minimiser l'accumulation de contraintes résiduelles. Dans le processus d'impression, le contrôle de la déformation du modèle dans l'étape de frittage peut être réalisé.
Voici une explication des cas d'impression avec et sans la fonction de soulagement des contraintes activée par l'impression :
On peut voir à partir des pièces structurelles qu'après l'activation de la fonction de soulagement des contraintes, il n'y a pratiquement aucune déviation de l'angle après le frittage. Pour les pièces structurelles sans fonction de soulagement des contraintes, la déformation évidente peut être vue intuitivement et l'écart d'angle est relativement important.
Pour certains modèles à paroi mince, une déformation post-frittage peut se produire en raison de l'accumulation de contraintes dans le sens de l'impression. De la comparaison des deux groupes suivants d'échantillons à paroi mince, on peut voir qu'après l'activation de la fonction de soulagement des contraintes, le produit fritté est évidemment
Le soulagement du stress est très important dans l'impression 3D, nous prendrons ce facteur en considération lors de l'impression, de sorte que les pièces que nous imprimons sont stables à 99 % et difficiles à déformer, tordre, etc.