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通过更好的构建板表面重修简化金属增材制造
2022年01月21日    阅读量:17106    新闻来源:好力百信息网  |  投稿

航空航天和汽车等行业越来越依赖金属增材制造 (AM) 来快速制造具有复杂几何形状、不同材料特性和最少设置时间的轻量化组件。为了构建每个部件,先进的 3D 打印机在构建板上熔化或部分熔化超细金属粉末层。每个金属部件完成后,从构建板上切割下来中国机械网okmao.com


然而,增材制造的一个生产瓶颈是必须完全去除任何残留金属,然后才能重新使用构建板。这需要在打印下一个部件之前精确地重修构建板,使其完全平整、水平且纹理正确。不幸的是,完成这项任务的传统方法存在重大缺陷,并已成为生产瓶颈。


进入先进的精密旋转平面磨床,这些磨床长期以来一直用于金属加工和玻璃磨削,以形成完美平坦的平行表面。该设备非常适合增材制造工艺,可以快速准确地从构建板表面去除任何残留金属,将其恢复到精确的尺寸。


最先进的设备甚至提供自动化功能,允许经验最少的操作员进行设置,然后处理其他任务。这种综合方法有助于以指数方式加速构建板表面重修、提高增材制造生产并提高质量。


“借助先进的旋转平面磨床,我们的增材制造平台表面重修工艺显着提高了效率、精度和灵活性。将这些单元纳入我们的流程将有助于我们应对增材制造市场的高预期增长,”位于佛罗里达州迪尔菲尔德海滩的 Beehive3D, Inc. 首席技术官 Doug Hedges 说,该公司是航空航天、国防和航空航天等行业的增材制造供应商。涡轮技术。AM 触点制造商目前在美国有五个地点,并且正在全国范围内扩张。


根据 Hedges 的说法,在 Beehive3D 的激光粉末床融合工艺中,在重新使用之前对构建板进行重新表面处理以达到精确的工艺公差是至关重要的。“不仅构建板上有金属残留物,而且构建板的某些部分可能会弯曲或变形,因此每次使用后都需要重新铺设表面以保持其平整和平行,”Hedges 说。


由于金属部件本质上是“焊接”到构建板上的,因此通常使用电火花加工 (EDM) 线或带锯将其切断。然而,这两种方法都涉及去除构建板表面的薄层,逐渐减小其厚度,直到它不再可用。大多数切口也不是完全平坦或水平的。


另一种方法是靠近零件切割,但这会留下以后必须去除的材料。使用 EDM 和带锯,该过程可能需要数小时,并且像 Inconel 这样的硬质材料往往会应变硬化,进一步增加了难度。一些商店甚至使用 CNC 铣床解决问题,但这也可能需要数小时并限制实际生产设备的可用性。Inconel 和钛等超硬 AM 材料进一步延长了所需的铣削时间。


一种更有效的替代方案是利用先进的精密旋转平面磨床,通过大型旋转砂轮表面去除不需要的残留材料。

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“我们的目标是仅去除残留的增材制造零件材料和尽可能少的构建板,同时对构建板进行必要的表面重修,”位于明尼苏达州 Winona 的设计师和建造商 DCM Tech 的工程经理 Erik Lawson 说工业旋转平面磨床。


今天,平面磨床设计有更先进的传感器和控制装置,可以自动保持非常严格的公差,将材料去除到最终厚度的千分之一英寸以内。与其他方法相比,该设备可以在更短的时间内在构建板上实现更严格的尺寸公差、平面度、平行度和表面光洁度。除了提高产量和质量外,该工艺还消除了重铺构建板之间的差异,批次接批次。


更先进的设备,如 DCM Tech 的 IG 系列,提供具有自动化和控制功能的变速磨削,几乎任何操作员都可以成功管理设备。这些单元可以控制砂轮和构建板之间的初始接触,过去必须由操作员进行微调。先进的传感器技术检测到振动,不仅可以自动微调主轴电机的压力,还可以自动微调轮子向下移动到构建板上的速度。当机器感应到砂轮接触到构建板时,它会自动开始研磨循环。


最先进的装置提供简单的控制,包括触摸屏人机界面 (HMI),即使是不熟练的操作员也可以使用它进行任何必要的调整,而无需编程。HMI 控件允许操作员将几乎任何要求输入到触摸屏中。此功能增强了加工灵活性,因此可以轻松调整任何研磨系数以防止问题再次发生。


对于常规工艺,为不同的增材制造结构使用带有参数集的各种研磨“配方”可以进一步加快生产速度,提高质量,并有助于快速转换。


“可以为不同的客户、材料类型或结构设置不同的研磨配方,因此无需在每项工作开始时输入复杂的编程或数据。可以为工作变化创建新配方,例如特定 AM 材料的不同饰面,”Lawson 解释道。


加快生产的一个方面是操作员能够从构建板上磨削极硬的残余材料,如铬镍铁合金或钛。这通常涉及与专家供应商合作,该供应商可以定制平面磨床的磨料以适应不同类型的金属和合金,以及用于构建板的材料。


Beehive3D 目前在其一些地点使用 DCM Tech IG 系列旋转平面磨床,并计划在未来增加更多。首席技术官 Hedges 发现与可以根据

Beehive3D 的特定需求定制旋转平面磨床的专家供应商合作很有价值。


“使用适当的磨料和进给速度可以减少精加工时间并促进高效、可重复的工艺。与像 DCM Tech 这样的磨料使用专家合作,

为我们提供了从构建板上有效去除铝、钛和铬镍铁合金等一系列金属残留物所需的灵活性,”Hedges 说。


同样重要的是能够通过研磨周期改变参数以处理打印的金属或合金以及用于构建板的材料。打印件残渣和构建板的材料特性差异很大,因此旋转研磨机必须适当调整到每个接触。一旦研磨机切开剩余的零件材料并到达实际的板,研磨磨料的工作方式必须完全不同。旋转磨床会自动进行这种过渡。


还可以设置高级单元的研磨配方以适应所需的构建板纹理。这消除了在单独的过程中“粗糙化”构建板的需要,因此 AM 部件将在构建过程中正确地粘附在表面上。


“与其尝试通过磨机或喷砂机对其进行调整,不如在使用 IG 机器研磨后,没有理由将其进行二次操作,”Hedges 说。“操作员可以简单地用酒精或溶剂清洁它,让它干燥,然后就可以在增材制造工艺中再次使用了。”


据 Hedges 称,先进的旋转磨床提供的自动化功能允许操作员设置机器,然后处理其他任务。机器不需要持续监控,因为它具有内置的负载监控功能。


“与老式机器不同,先进的旋转磨床不需要操作员不断的输入或监督。这使操作员可以执行多项任务,并将出错的风险降至最低,”Hedges 说。


自动化还消除了操作员手动修整砂轮上的磨料以更新良好的磨料表面的需要。如果没有自动化,随着时间的推移,车轮可能会被 AM 材料的残留物堵塞。


当操作员手动修整磨料时,在大多数机器上,他们在砂轮磨料下方放置一个工具。该工具应用磨损并敲掉所有使用过或堵塞的磨料,直到砂轮具有漂亮的新磨料表面。操作员经常需要重复该过程,有时每 10 分钟重复一次,具体取决于研磨的材料,这可能是劳动密集型的,并且会降低生产率。


“具有自动修整选项的先进旋转磨床使操作员无需手动操作,从而使操作更轻松,更省时,”Hedges 说。“该选项对因科镍合金等硬质材料特别有用,这些材料可能需要更频繁地修整磨料。”


随着金属增材制造产量的增加,利用复杂的自动旋转平面磨床来有效去除多余零件材料和重修构建板的制造商将胜过使用速度较慢、精度较低的传统方法的制造商。


标签:今日头条机械应用技术中心刀具夹具阀门与轴承
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