По мере роста популярности аддитивного производства проблемы с надежностью, приводящие к поломке деталей, все еще сохраняются. Для решения этой проблемы инженеры используют специальное программное обеспечение, позволяющее непосредственно перед печатью детали выявить места с высокими напряжениями и деформациями, которые могут привести к поломке детали.
Аддитивное производство (АП) – также известное как 3D-печать – это инновационное явление, революционным образом меняющее то, как мировые компании проектируют и разрабатывают запасные части, совершенствуют продукты и создают прототипы новых изобретений.
Компания Rosswag Engineering, мировой лидер в сфере аддитивного производства металлических изделий, изготавливает инновационные функционально оптимизированные металлические детали с невероятно запутанными внутренними конструкциями и сложными формами для многочисленных авиационных, энергетических и нефтегазовых компаний.
Когда Rosswag Engineering запустила аддитивное производство металлических изделий, для получения желаемой геометрии в сложном проекте могло потребоваться до 10 итераций печати. Поведение материала в процессе печати оставалось непредсказуемым, поэтому был необходим такой метод проб и ошибок.
Один сбой во время печати из-за внутренних напряжений или тепловой деформации может стоить компании тысячи долларов, вкладываемых во время разработки, задержать доставку деталей заказчику и разрушить детали дорогостоящего 3D-принтера.
Чтобы оптимизировать геометрию деталей заказчика, сократить количество сбоев в печати и сократить время разработки, команда Rosswag использовала специализированное ПО для аддитивного производства, предсказывающее коробление детали, а также позволяющее разработать оптимальные опорные конструкции для компенсации деформации.
Специалисты изучают на компьютере возможность возникновения деформаций деталей аддитивным способом – слой за слоем, аналогично тому, как принтер создает слои материала.
Такое моделирование обеспечивает быстрый поворот и хорошее понимание схемы искажения, по которой будет меняться деталь.
Моделирование схемы деформации рассчитывает влияние направления сканирующего луча на каждый слой порошка и обеспечивает гораздо большую точность и более высокое качество. Такое моделирование точно оценивает различия деформации элементов в плавильной ванне в зависимости от направления движения лазера.
Используя моделирование тепловой деформации для выполнения термомеханического анализа, разработчики Rosswag рассчитывают нагрев и охлаждение практически каждой точки в пределах каждого вектора сканирования детали. При моделировании с высокой точностью - с разрешением до 15 мкм – это позволяет обнаруживать очень мелкие особенности и различия в деформации, выявляя деформации деталей с высокой точностью.
На следующем этапе моделирования программное обеспечение выявляет эффективность опорных структур и определяет, требуется ли большая стабильность для гарантии того, что деталь будет построена без неожиданных искажений.
Затем команда Rosswag распечатывает деталь, включая опору, если это необходимо. В зависимости от геометрии детали, если имеются критические или выступающие ребра, опорная конструкция будет использоваться для передачи тепла и для усиления слоя, который в этом нуждается. После печати проектировщики проверяют геометрию детали, сканируя и измеряя ее с помощью трехмерного лазерного сканера, чтобы удостовериться, что деталь соответствует геометрии, утвержденной заказчиком.