Wie entferne ich interne Unterstützungsstrukturen in der Nachbearbeitung?

一, Verbesserung des Designs der Stützstruktur: Übergang von der „passiven Entfernung“ zur „aktiven Prävention“
1. Intelligente Möglichkeit, das Support-Layout zu planen
Gitter- oder Säulenkonstruktionen sind bei herkömmlichen Trägersystemen üblich, können jedoch Pulverrückstände hinterlassen und die Oberfläche beschädigen. Modernes Design hilft bei der Optimierung von Layouts mit Softwarealgorithmen wie:
Diagonalstütze: Eine 45-Grad-Diagonalstütze wird zum Verbinden von Teilen und Druckplattformen in komplizierten Konstruktionen wie Rohrleitungen verwendet. Dies reduziert die Anzahl der Kontaktpunkte und vereinfacht die Nachbearbeitung.
Bruchpunktdesign: Hinzufügen von sanduhr- oder zahnförmigen Merkmalen an der Verbindung zwischen der Stütze und den Abschnitten, um durch vor-voreingestellte Schwachstellen einen „kontrollierbaren Bruch“ zu erzeugen. Dies verhindert Oberflächenvertiefungen, die bei regelmäßigem Schneiden auftreten können.
Unterstützung für die Regionalisierung: Verwendung von Software, um die projizierte Fläche der Unterstützung zu vergrößern und sie auf weniger wichtige Bereiche (z. B. Ebenen anstelle von Oberflächen) zu konzentrieren, wodurch der Einfluss auf funktionale Oberflächen geringer wird.
2. Strategie zur Materialdifferenzierung
Die von der Arizona State University vorgeschlagene elektrochemische Entfernungstechnologie erreicht eine „zerstörungsfreie Entfernung“, indem sie Trägermaterialien (wie Kohlenstoffstahl) selektiv korrodiert, während der Hauptkörper der Komponente (wie Edelstahl) erhalten bleibt. Diese Technologie muss die folgenden Kriterien erfüllen:
Der Unterschied im elektrochemischen Potential zwischen dem Trägermaterial und dem Komponentenmaterial muss größer als 0,2 V sein. Die Elektrolytlösung muss eine hohe Selektivität aufweisen (z. B. muss die Korrosionsrate von Kohlenstoffstahl in einem Salpetersäure-Sauerstoff-System mehr als 100-mal höher sein als die von Edelstahl). Die Reaktionszeit muss kontrolliert werden, um zu viel Korrosion zu verhindern.
2. Die alte Art, Dinge loszuwerden, bestand darin, ein Gleichgewicht zwischen mechanischer Bearbeitung und chemischer Behandlung zu finden.
1. Technologie zum mechanischen Entfernen von Dingen
Handwerkzeuge wie Zangen, Scheren und Feilen eignen sich gut für einfache Konstruktionen, können jedoch die Oberfläche von Teilen zerkratzen. Wenn beispielsweise die Stütze eines bestimmten Flugzeugtriebwerksblatts entfernt wird, müssen die 0,5 mm dicken Stützrückstände von Hand poliert werden, was bis zu vier Stunden pro Stück dauern kann.
Bandsägen und Drahtschneiden: Elektroerosions-Drahtschneiden (EDM) kann Dinge mit sehr hoher Genauigkeit trennen, kostet aber viel. Die Schnittgeschwindigkeit der Bandsäge ist um 30 % gestiegen, aber die untere Ebene muss erneut bearbeitet werden, um das Problem zu beheben.
Behandlung durch Sandstrahlen: Durch das Auftreffen von Aluminiumoxid-Sandpartikeln unter hohem{0}}Druck auf die Oberfläche können sowohl Trägerrückstände als auch Oxidschichten gleichzeitig entfernt werden, es können jedoch auch Fehler wie Mikrorisse verdeckt werden.
2. Technologie zur chemischen Korrosion
Eine saure Lösung, wie eine Mischung aus Flusssäure und Salpetersäure, kann Titanlegierungsträger erodieren. Allerdings müssen Temperatur (weniger als 40 Grad Celsius) und Zeit (weniger als 15 Minuten) sorgfältig kontrolliert werden, sonst würden die Bauteile an der Oberfläche rauer werden.
Lösung mit einer Base: Natriumhydroxidlösung eignet sich gut für Träger auf Aluminium--Basis, sie muss jedoch anschließend neutralisiert werden, um eine Wasserstoffversprödung zu verhindern.
Elektrochemisches Polieren: Dieses Verfahren entfernt Trägerrückstände durch anodische Auflösung und macht die Oberfläche glatter (der Ra-Wert kann auf weniger als 0,2 μm gesenkt werden), allerdings ist die Ausrüstung recht teuer.
3, Fusion: Eine automatisierte Lösung mit Robotern und KI
1. Roboter helfen dem System
Solukon in Deutschland hat das SFM-AT800-System entwickelt, das die folgenden Technologien zur Automatisierung der Entfernung nutzt:
Steuerung mehrachsiger Verbindungen: Der 6-Achsen-Roboter verfügt über Schneidköpfe, Winkelschleifer und andere Geräte, mit denen er mit komplizierten Innensystemen arbeiten kann.
Ändern Sie die Kraftrückmeldung: Echtzeitüberwachung der Schnittkraft (<5N) and automatic adjustment of feed speed to avoid damage to the part;
Modul zum Recycling von Pulver: Integrierter Unterdruck-Staubsauger, der 98 % der aufgenommenen Stoffe recycelt und so den Abfall reduziert.
2. KI-gesteuerte Prozessverbesserung
Das Rivelin Robotics NetShape-System in Großbritannien verwendet maschinelle Lernalgorithmen:
Fehlervorhersage: Verwenden Sie frühere Daten, um ein Restverteilungsmodell zu erstellen, damit Sie im Voraus planen können, wie der Fehler am besten behoben werden kann.
Werkzeuganpassung: Ändern Sie die Schnittparameter (Geschwindigkeit, Vorschub) automatisch in Abhängigkeit von der Härte des Materials (z. B. Inconel 718 vs. Aluminiumlegierung);
Gute geschlossene -Regelung: Durch 3D-Scannen können Sie in Echtzeit erkennen, wie rau eine Oberfläche ist, und Sie können die Polierzeit unterwegs ändern.
4, Neue Technologien: von der „Entfernung“ zur „nicht unterstützten“ Produktion
1. Design zur Topologieoptimierung
Der Einsatz von Software wie Altair OptiStruct kann dazu beitragen, Strukturen stärker zu machen und gleichzeitig den Umfang der benötigten Unterstützung zu verringern. Durch die Topologieoptimierung wurde beispielsweise das Unterstützungsvolumen einer bestimmten Satellitenhalterung um 60 % und die Verarbeitungszeit um ein -Drittel ihrer ursprünglichen Größe reduziert.
2. Technologie zur Unterstützung von Flüssigmetall
ExOne in den Vereinigten Staaten hat ein Flüssigzinn-Trägersystem entwickelt, das den zu druckenden Bereich mit flüssigem Metall füllt. Nach dem Drucken wird es auf 232 Grad erhitzt, um das Zinn zu schmelzen und ausfließen zu lassen, was als „rückstandsfreie Entfernung“ bezeichnet wird. Diese Methode wurde zur Herstellung von Flugzeugteilen aus Titanlegierungen verwendet und hat das Entfernen von Stützen zehnmal einfacher gemacht.
3. Drucken mit Hilfe eines Magnetfeldes
Die vom MIT entwickelte Magnetpulvertechnologie nutzt ein äußeres Magnetfeld, um zu regulieren, wie sich nicht-magnetisches Metallpulver ausbreitet, wodurch eine temporäre Stützstruktur in dem schwebenden Bereich entsteht. Verwenden Sie nach dem Drucken ein umgekehrtes Magnetfeld, damit sich das Pulver automatisch löst. Dies funktioniert gut mit Materialien, die auf Magnete reagieren, einschließlich Kobalt-Chrom-Legierungen.
5, Probleme und Best Practices in der Branche
1. Eine Analyse eines typischen Falles
In der Luft- und Raumfahrtindustrie hat GE Aviation durch die Automatisierung des Systems die Zeit, die für die Bearbeitung von Kraftstoffdüsen für LEAP-Triebwerke benötigt wird, von 72 Stunden auf 8 Stunden verkürzt. Dadurch wurde die jährliche Produktionskapazität um das 15-fache erhöht.
Stryker verwendet zur Behandlung von Hüftgelenkpfannen eine elektrochemische Entfernungstechnik, die die Restunterstützungsrate von 3 % auf 0,05 % senkt. Dies entspricht den strengen FDA-Standards für die Freisetzung von Metallionen.
2. Hauptprobleme
Kostenbilanz: Der Return on Investment für Automatisierungsgeräte kann bis zu fünf Jahre dauern, und kleine und mittlere -Unternehmen erledigen immer noch viel Arbeit von Hand.
Materialeinschränkungen: Elektrochemische Technologie kann nur mit bestimmten Materialkombinationen eingesetzt werden und muss flexibler sein;
Präzise Steuerung: Auch wenn es nicht mehr möglich ist, komplizierte interne Systeme wie Kühlkanäle zu unterstützen, ist dennoch ein physischer Eingriff erforderlich.