Моделирование процессов аддитивного производства и компенсация технологических деформаций

При использовании аддитивных технологий, основанных на сплавлении металла (SLM, DED-W, DED-P), возможно возникновение дефектов типа коробления или разрушения заготовки, причина которых – неизбежные по своей природе технологические остаточные напряжения, возникающие в зоне сплавления. Эти и другие дефекты снижают эффективность и рентабельность аддитивного производства.

Cхема процесса селективного лазерного сплавления (слева, источник – Proto Labs Inc.) и типовые дефекты (справа, источник – Additive Works GmbH )

Для прогнозирования возникновения дефектов и их предотвращения используется математическое моделирование аддитивного процесса с помощью специализированного программного обеспечения. На начальном этапе происходит технологическая оценка изготовления, где из сотен вариантов расположения на основе критериев объема поддерживающих структур, трудоемкости постобработки, длительности построения можно выбрать оптимальное положение. Далее для данного положения определяется плотность поддерживающих структур, которые, с одной стороны, обеспечивают достаточную жесткость, а с другой - наименьшую материалоемкость и время построения. На этапе моделирования СЛС прогнозируются различные типы дефектов, при необходимости вносятся правки в систему поддерживающих структур или геометрию заготовки. В завершение, при прогнозировании высоких короблений, создается заготовка с компенсацией технологических деформаций (предеформацией). При производстве такой заготовки технологические коробления искажают геометрическую форму компенсированной заготовки в поле геометрического допуска. 

Основные этапы моделирования СЛС процесса (источник – Additive Works GmbH.)

На случай, если математическое моделирование аддитивного процесса затруднительно, например, из-за отсутствия доступа к специальным программам, отсутствия начальных данных для расчета или сжатых сроков, компания ИННФОКУС разработала программу, которая позволяет создавать предеформированную заготовку на основе результатов 3D-сканирования или компьютерной томографии уже выращенной заготовки.

Моделирование СЛС процесса и компенсация технологических деформаций кронштейна. Результат работы специалистов ИННФОКУС

ИННФОКУС обладает компетенциями по моделированию процессов аддитивного производства и оказывает услуги по

• Автоматическому определению оптимального положения заготовки в камере построения;
• Оптимизации плотности поддерживающих структур для увеличения их жестокости и снижения материалоемкости;
• Моделированию процесса изготовления для прогнозирования и предупреждения возникновения дефектов, как на уровне заготовки, так и на микроуровне;
• Компенсации технологических деформаций путем создания предварительно искаженной заготовки, как на основе компьютерного моделирования, так и на основе результатов 3D-контроля реальной заготовки.

Наши статьи: