Temperatuuri tsoonide jaotus mitmekilogrammiste 3D-trükioperatsioonide jaoks

Mitmekilogrammiste 3D-trükitud komponentide tootmisse liikumisel on endiselt olemas väljakutsed ning prototüüpimise või väikeste partide tootmisest üle liikumine on ainulaadne inseneriväljakutse. Kuigi kõik loetelu esitatud aspektid mängivad rolli, osutub suurtõhus lisandtootmise toimingute üheks oluliseks ja samas kõige rohkem alahindatuks nõudeks sobavalt kontrollitud ja ühtlaselt saavutatud temperatuuritsoonide tagamine ehitusruumis. Asi on selles, et see ei puuduta voodi soojendamist, vaid pigem soojuskeskkonna insenerilahendust.

Miks temperatuur on skaalas olulisem

Soojusgradiendid (või temperatuuri kõikumised osa ulatuses) on üldiselt väikesed väiksemate trükkimiste puhul. Materjal jahutatakse suht ühtlaselt. Kuid osade suuruse ja massi märgatavalt suurenemisel:

1.Thermilise massi domineerimine: Mass, suurtes kogustes, toimib erinevalt kui väikeses koguses ja neelab ning hoiab soojust erinevalt. Paksu lõigu keskkoht vajub palju kauem aega jahtuda kui õhke seinad või nende välimine pind.

2.Gradiendi suurendamine: Väikesed trükkimised näitavad väikeseid temperatuurierinevusi väikeses trükis, mis suurendatuna suurt trükis loovad olulised gradiendid. Sellised gradiendid tekitavad diferentsiaalse kahaneva materjali jahutamise ja selle faasi muutumise (kõvastumise) jooksul.

3.Sisemise pingete kuhjumine: Diferentsiaalne kahanemine on otseselt seotud sisemiste pingetega. Kui sellised pinged ületavad materjali siduvat tugevust igas kohas protsessi trükkimise või jahutamise jooksul, on tulemuseks osade kõrvalemine, kihtide kihtide lagunemine, pragunemine või osade täielik murdmine. Mida suurem on osa, seda suurem on võimalik pinge suurus.

4. Kamberi pöördemoment: Suures ehituskambris suure, soojust tootva komponendiga on raske säilitada üsna stabiilset ümbritseva keskkonna temperatuuri. Tekivad ebamugavad olukorrad, näiteks külmetuspaigad uste või ventilatsiooni ümber ja soojad tsoonid küttekehad või elektriseadmete ümber.

Temperatuuritsoonid: Strateegiline lähenemine

Temperatuuritsoonid, mida nimetatakse ka taktikaliseks temperatuuripiirkondade loomiseks ja reguleerimiseks ehituskambri sees ning osa peal endal. See ei ole mõeldud selleks, et saavutada ühtlast temperatuuri igas kohas; tegemist on gradiendiga seotud juhtimisega nii, et saaks vältida kahjulikke pingeid. Kõige olulisemad strateegiad on:

1.Mitmetsooniline ehitusplaadi kütte süsteem: täpsem võrgustik parandab suurte ehitusplaadide kütet. Sõltumatu kontroll võimaldab operatooril lisada väikese koguse soojust plaadi välistesse servadesse (kus on suur soojuskadu) või tasakaalustada teadaolevalt külmemaid alasid plaadil. See soodustab paremat adhesiooni ja esimese kihi stabiilsust kogu ala ulatuses.

2.Kontrollitud kamberkütte ja tsoonide süsteem: täiustatud süsteemidel on rida sõltumatult juhitavaid kütteelemente, mis asuvad erinevates kohtades kamberis (seinad, lagi, teatud juhtudel isegi põrand). See võimaldab:

Ühtlane kliima: võitlus loomuliku konvektsiooni ja kiirguse kaudu toimiva soojustekaduga, et säilitada stabiilset kõrget temperatuuri kamberis, mis on kriitilise tähtsusega paljudele insenerimaterjalidele.

Sihipärane kütte süsteem: lisaks energiale lisatakse veidi rohkem soojust seeriasse osadesse, mille paksus on suurem, et nende jahutus oleks aeglasem kui õhukesemate osadega, vähendades nende vahelist soojusgradiendi.

3. Õhuvoogide juhtimine: Õhuvoog on üldiselt seotud jahutusega ning on oluline mainida, et õhuvoog mängib temperatuurivööndite moodustamisel väga olulist rolli. Nozzled või juhitavad ventilaatorid, mis on strateegiliselt paigutatud, saavad:

Vältida kuumakohti: Pöörata pehmekohtu, et vältida kuumapiirkondi sojendusallikate või osade tihedalt paiknevate osade ümber.

Edendada ühtlast jahutust: Aitab luua selgelt kontrollitavamat jahutuskiirust temperatuuridel, kus see on soovitav, eriti kontrollitud jahutamisel pärast trükkimist.

Kohalik jahutus (kasuta ettevaatusega): Väga väikeste, sihitud tunnuste väga aeglane kohalik jahutus, millel on vajadus kiireks tahkumiseks (näiteks ülekatted), võib olla väga ettevaatlikult kasutatav, kuid peab olema täiesti kontrollitud, et vältida naabruses tekkvaid uusi, lagundavaid gradiendid.

4. Protsessiparameetrite integreerimine: Temperatuurivööndid ei ole seadmetepõhised. Kihtimistehnika on oluline:

Adaptiivsed kihtide ajad: suurtel kihtidel aitab aeglasemalt ja kiiremini trükkida automaatselt (suurte kihtide jahtumiseks on vaja rohkem aega) ja väikestel kihtidel (mille jahtumiseks kulub loomulikult vähem aega).

Tööriistarajad: tööriistarajade järjekorral on võimalik mõju kohalikule soojuskogunemisele, kui seda maksimaalselt ära kasutada. Kõrvutiasuvate sektsioonide trükkimine võimaldab soojuse hajumist vahepeal, vastandina soojuse kontsentreerimisele kindlasse tsooni.

Materjali nüansid

Erinevad materjalid ei reageeri soojusjuhtimisele ühtselt. Poorkristalsete plastide (näiteks enamiku nüülonite, PEEK) puhul toimub kristalliseerumisel suur kogus ruumilist kahanevat deformatsiooni ning need sõltuvad tugevalt jahutamise kiirusest. Amorfsete materjalide (näiteks ABS või PC) puhul on tundlikkus väiksem, kuid neil on suur tõus kõrvale kalduda suurte gradiendi tõttu. Tsoonide strateegia peaks olema määratletud seoses prinditud materjali optimeerimisega, arvestades määratud soojusefekti ja faasimuutumise käitumisega.

Kasulik tulemus: usaldusväärsus ja kvaliteet suurtel

Täpne temperatuuri reguleerimine suurematel prindritel ei ole lihtne täiendus, vaid sageli tee peaaegu veakindlasse edusse. Eelised on suured:

Märgatavalt vähenenud kõverdus ja pragud: sisemiste pinge minimeerimise teel säilib mõõtmetäpsus ja struktuuritugevus.

Parane kihiline adhesioon: kihistike vahelise adhesiooni saavutatakse kõige paremini ühtlaste temperatuuride korral.

Parandatud pindkvaliteet: Ühtlasem pindala tagab vähemate pinddefektide, näiteks halva lõdru või nii nimetatud "ghosting'u".

Esimse kihi edukuse ja voodi kinnituse suurenemine: Tsoonidega juhitavad ehitusplaadid võimaldavad ehitada suurtel aladel kõrge edukusega.

Suurem materjalide omaduste ühtsuse tagamine: Soojuslugu on kontrollitud, mis viib osade mehaaniliste omaduste ennustatavuseni.

Kõrgem kandevõime ja madalam prügimäär: Katkemine väheneb, mis avaldab positiivset mõju ressursside kasutusele ja osa tootmise kulusse.

Energiasäästu võimalus: Soovitud ala soojendamise protsess võib olla energiatõhusam kui kogu laia kambri ülitugeva soojendamise meetod.

Kohustuslik väljaandmine

Kuna lisandtootmine liigub väikeste ja kergelt kõrge resolutsiooniga, kuid struktuurilt kriitiliste osade piirist edasi, on soojuskeskkonna kontrollimine muutunud vajalikuks. Mitmekilogrammise trükkimise suurenenud soojusprobleemidega toimetulemise võti on temperatuurizoomimine ehk konkreetne ja kontrollitud soojuste jagamine ehitusruumis. See toob suurtükkse 3D-trükkimise kõrge riskipiirkonnast usaldusväärse ja korduvkäivitusega tootmisprotseduri, mis võib tagada kvaliteetseid komponente minimaalse pingega. See ei ole lihtsalt ebaõnnestumise vältimine, vaid mõtlemine soojuskeskkonna haldamise üle terviklikult, et vabastada tööstusliku mastaapilise lisandtootmise potentsiaal