Crucible Design: Linee guida di progettazione per la sinterizzazione laser diretta su metallo, fusione laser selettiva, fusione laser a letto in polvere

Per quanto mi è capitato di trovare un documento eccellente sulle linee guida di progettazione per la Sinterizzazione laser diretta su metallo, chiamata anche DMLS, fusione laser selettiva, SLM, fusione laser a polvere e denominata stampa 3D metallica. Questo documento è stato realizzato da Crucible Design, società di consulenza con sede nel Regno Unito . Crucible Design è stata fondata nel 1990 da Hugh Raymond e Mike Ayre che negli ultimi 28 anni hanno affrontato progetti ingegneristici e di progettazione avanzati complessi e complessi . Sia che si lavori su progetti di riduzione dei costi sia che si introducano sul mercato prodotti completamente nuovi, Crucible Design ha attentamente costruito la propria reputazione nel corso dei decenni. Sono rimasto così impressionato dalle linee guida di progettazione di Crucible per il documento di stampa in metallo che ho chiesto al CEO Mike Ayre se potessimo ripubblicarlo qui. Gli ho anche chiesto come è arrivato a farlo.

Il motivo principale del mio lavoro con la stampa 3D in metallo è stato il progetto SAVING, che è stato gestito da un consorzio nel 2011 e nel 2012. Il consorzio consisteva nella Exeter University, noi stessi, Plunkett Associates, Delcam, EOS e Simpleware. Il punto del progetto era trovare modi per utilizzare la produzione additiva per ridurre il consumo di energia. Poiché i processi stessi sono così energivori, abbiamo presto concluso che l’unico modo per raggiungere l’obiettivo era attraverso l’uso delle parti, non la loro fabbricazione. È qui che nasce il progetto di fibbia della compagnia aerea , che riduce il peso dell’aereo per ridurre al minimo gli sprechi di carburante.

Il principale problema con la stampa 3D in metallo era lo stesso di tutti gli approcci progettuali alla produzione additiva: i primi promotori hanno spinto l’idea che non c’erano limitazioni di progettazione e che “eravamo limitati solo dalla nostra immaginazione”. In realtà, questo si è rivelato completamente sbagliato, con la stampa 3D che aveva solo limiti diversi rispetto ai metodi convenzionali. Per quanto riguarda la stampa dei metalli, la principale è la necessità di lavorare a macchina le strutture di supporto necessarie per qualsiasi superficie orizzontale rivolta verso il basso (il tipo di oggetto che può essere lavato via con la macchina FDM). Ciò richiede un design efficiente per adottare approcci quasi medievali al design, con archi a punta e superfici inclinate che possono essere costruite senza supporti.

Perché hai fatto la guida?

La ragione principale per fare la guida è stata quella di informare i progettisti su alcune delle regole di base e incoraggiare un approccio più creativo all’uso della stampa metallica 3D e della produzione additiva in generale. È stato bello vedere che, dal momento che è stato scritto, c’è molta più discussione sui metodi di progettazione appropriati per la produzione additiva.

Ora la guida è stata pubblicata nel 2015, vale a dire eoni nella stampa 3D. Tuttavia, persistono le stesse limitazioni di processo e le stesse regole di progettazione. Ho già fatto le linee guida sulla progettazione e le regole di progettazione e sono rimasto molto colpito dalla chiarezza e concisione di questa. Penso che questa sia una risorsa molto preziosa per le persone che lavorano nella stampa di metalli oggi per imparare a progettare per la stampa 3D in metallo o per usare come supporto didattico per aiutare gli altri. Se sei in un progetto di design con un cliente, questo è anche di grande aiuto nel cercare di far loro vedere che “la complessità è gratuita solo nei sogni”. Sono assolutamente certo che queste immagini verranno diffuse in lungo e in largo, per favore accreditati Crucible Design per il loro duro lavoro, sii consapevole che queste immagini sono ancora il loro copyright e raggiungono loro se ne hai bisognoServizi di progettazione di stampa 3D fatti . Le immagini qui sotto sono tutte di Crucible, i commenti sono miei.

Di seguito vediamo come funziona DMLS. Uno strato di polvere metallica di circa 40 micron di diametro e rotondo, ma non troppo rotondo, viene depositato su una piattaforma di costruzione e steso da un recoater. Questo può essere un tipo a rullo o a lama di coltello. Il laser fonde la polvere che farà la tua parte lasciando l’altra polvere sciolta dietro. Per evitare che la parte si strappi a causa dello stress termico, sono necessari supporti che verranno rimossi successivamente.

Mentre le piastre di costruzione di seguito sembrano molto piene e in effetti le parti possono essere impilate in modo efficiente spesso vengono costruite singole parti alla volta e le parti non sono impilate. Ciò ha a che fare con il fatto che gran parte del settore non è ancora ottimizzato per la produzione e temono che i salti di livello o gli urti e altri errori interrompano la costruzione di una settimana per quattro giorni. Si noti l’elevata quantità di lavoro manuale richiesta qui. Ognuna delle fasi della colonna in basso richiede una persona che solleva alcuni chili almeno in una nuova stazione o macchina. Non mostrato qui è la rimozione manuale di polvere sciolta. Oltre al CNC dell’EDM o al rotolamento (a volte per una settimana o più) può essere usato anche. A seconda della Ra necessaria e della finitura della parte, saranno necessari molti passaggi, compresi i passaggi di controllo della qualità come la scansione della parte CT per assicurarsi che non vi siano lacerazioni o fori interni.

Parti costruite in modo tale da rendere più facile al recoater di colpirle con qualsiasi forza e il modo migliore per mitigare la forza delle parti in modo tale che quando ciò accade la tua costruzione non fallisce.

Le superfici a strapiombo in DMLS possono essere molto approssimative, infatti potrebbe richiedere molto post-elaborazione. I fori occlusi potrebbero intrappolare il materiale all’interno o richiedere supporti che non possono essere rimossi, mentre fori di grandi dimensioni potrebbero causare la rottura delle parti stesse.

Un’altra cosa da considerare di seguito è, può la parte finale resistere alla rimozione dei supporti?

La progettazione di supporti facili da rimuovere consente di risparmiare molto lavoro. Spesso un membro del personale con una sega flessibile o circolare taglierà via i supporti. Assicurarsi che questa persona possa fare ciò senza danneggiare la parte riduce il tempo e la necessità di ricostruire una parte.

Di seguito sono riportate alcune semplici strategie di supporto per DMLS. Spesso una persona con decenni di esperienza può farlo nella propria testa. Mentre ci sono alcuni strumenti che creano supporto, le strategie di supporto per le parti richiedono ancora molta esperienza e pensiero. Spesso ci vorranno giorni per completare la compilazione e la post-elaborazione. Se dopo quattro giorni scopri che la tua parte ha fallito, allora devi fare un’altra iterazione. Quando si realizzano geometrie completamente nuove, diversi guasti alle parti sono comuni. Se hai un tipo di geometria compreso (tazze acetabolari, denti), puoi stamparne milioni in molte varianti.

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