3D打印技術相比于傳統(tǒng)制造技術具有全數(shù)字化柔性制造、控形控性的技術特點,需進一步研究掃描策略、工藝參數(shù)及后處理對3D打印零部件綜合性能的影響,以更好發(fā)揮3D打印技術在復雜結構應用上的優(yōu)勢。尤其針對3D打印零部件的后處理,前文所述中的表面改性方法可以顯著改善板材、塊材和棒材等規(guī)則形狀零部件的力學性能,然而,當處理薄壁結構、復雜異形件和點陣結構等不規(guī)則幾何形狀時,以上傳統(tǒng)的表面改性技術難以加工,限制了該領域中復雜幾何結構的發(fā)展仍然有限。
(1)近幾年,3D打印技術的研究日趨增多,但是對于金屬3D打印從原料粉末、結構設計、工藝過程和最終成形件的質(zhì)量檢測及驗收沒有統(tǒng)一的標準,尤其是原料粉末,同一公司的3D打印設備只能使用該公司的原料粉末。所以對于3D打印過程中使用的粉末材料、打印設備、成形件的檢驗驗收和最終后處理應建立一系列標準,用于規(guī)范3D打印過程整個過程產(chǎn)品的研發(fā)與制備。
(2)金屬3D打印技術由于原料粉末和制備過程中工藝參數(shù)的選擇而存在內(nèi)部缺陷,針對內(nèi)部缺陷的減少甚至消除,熱等靜壓技術是有效也是最常用的一項工藝。任何技術都不是萬能的,我們可以結合熱處理對3D打印零件進行后天補足。同時,可以結合計算機模擬技術,對3D打印過程中熔池熔化過程及應力分布情況進行模擬,提前預知成形過程中缺陷分布情況,及時對打印參數(shù)作出調(diào)整。
(3)制約金屬3D打印發(fā)展的三大瓶頸有表面粗糙度,內(nèi)部缺陷和應力分布,其中表面粗糙度對零件的靜態(tài)力學性能影響最大,關系到零件的耐磨性、耐蝕性和疲勞強度等。不同的3D打印技術會得到具有不同表面粗糙度的零件,如激光3D打印技術與電子束3D打印技術,所以我們在設計零件時應根據(jù)不同的表面質(zhì)量要求,采取不同的3D打印技術,并結合合適的后處理技術。前文所述的機加工、化學腐蝕和噴丸等雖可改善零件的機械性能,但在一定程度上損傷了零件本身,如對薄壁零件(≤5mm)進行機加工,則需要對表面加工2.5mm 的厚度才能完全去除零件表面的未熔化缺陷,這極大的降低了原本設計對零件的要求;化學腐蝕對輕量化的點陣結構不適用,通過腐蝕表面缺陷,會弱化結點,降低零件性能。目前,針對3D打印金屬零件表面缺陷多的問題,還未找到一種有效的方法解決該問題。因此,針對上述問題,亟需尋找一種有效的表面改性方法并研究其對復雜異形零部件的影響。
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