Die Welt der Fertigung kann manchmal undurchdringlich erscheinen. Für diejenigen ohne tiefgreifende Branchenkenntnisse können viele der Prozesse, die der Produktion von Kernteilen zugrunde liegen, schwer zu verstehen sein. Selbst für diejenigen mit jahrelanger Erfahrung kann es schwierig sein, mit neuen Fortschritten in der Fertigung Schritt zu halten.
Bei Velo3D sind wir stets bestrebt, diese Fortschritte für Ingenieure und andere Interessengruppen zugänglich und verständlich zu machen, die mehr über die Nuancen der additiven Fertigung von Metallteilen erfahren möchten. In Teil eins In dieser Serie haben wir untersucht, was Metalladditive Fertigung (AM) ist und in Zweiter Teil Wir haben Metall-AM von anderen traditionellen Fertigungsformen unterschieden.
In diesem Teil der Serie werden wir Advanced Metal AM untersuchen, insbesondere die von Velo3D entwickelte End-to-End-Lösung: wie sie funktioniert und wie sie sich von herkömmlichen AM-Systemen unterscheidet.
Vereinfachung des Designprozesses
Eine der größten Herausforderungen, die herkömmliche AM-Lösungen einschränken, ist der Designprozess. Damit ein AM-Drucker ein Teil herstellen kann, muss das Teil in einer Sprache formatiert werden, die der Drucker versteht. Leider ist dies nicht so einfach, wie eine Datei hochzuladen und einfach auf „Drucken“ zu drücken.
Traditionell werden Teile mithilfe von CAD-Dateien (Computer Aided Design) konstruiert. Bei herkömmlichen AM-Systemen werden diese CAD-Dateien hochgeladen und dann in Schichten von diskreten STL-Dateien übersetzt oder „gesliced“, die dem Drucker mitteilen, wie das Teil zu konstruieren ist.
Während dieser Prozess harmlos klingen mag, ist die Realität, dass dieser Übersetzungsprozess die ursprüngliche Designabsicht nicht immer intakt hält. Dieser Kompromiss ist Teil des sogenannten Design for Additive Manufacturing (DfAM), und in herkömmlichen AM-Systemen bedeutet der DfAM-Prozess oft eine drastische Reduzierung der Komplexität des Teils, was letztendlich die ursprüngliche Absicht des Designs beeinträchtigt.
Die fortschrittliche Metall-AM-Lösung von Velo3D handhabt diesen Prozess anders und ermöglicht es Benutzern, native CAD-Dateien in sie hochzuladen Flow™ Preprint-Software, ohne sie wie herkömmliche AM-Systeme in Hunderte von STL-Dateien aufzuteilen. Indem der herkömmliche DfAM-Prozess auf den Kopf gestellt wird, Flow™ kann Dateien für den Druck erstellen, die wesentlich komplexer sind und die ursprüngliche Absicht des Designs bewahren.
Und weil Flow™ in die Druckhardware von Velo3D integriert ist, gibt es kein Problem damit, Teile wie entworfen zu drucken. Alle Designprobleme, die die Lebensfähigkeit des Drucks gefährden würden, können einfach innerhalb des angepasst werden Flow™ Software, indem Sie bewährte Designelemente per Knopfdruck aus einem Rezeptkatalog innerhalb der Software anwenden. Dieser vereinfachte, intuitive Ansatz zur CAD-Übersetzung ist revolutionär im Metall-AM-Bereich.
Ein Drucksystem der nächsten Generation
Nachdem die Designdateien übersetzt und für den Druck optimiert wurden, kann der Fertigungsprozess beginnen. Bei Velo3D und anderen AM-Lösungen erfolgt der Druckprozess durch einen Prozess, der als Laser Powder Bed Fusion (LPBF) bekannt ist.
Damit LPBF erfolgreich ist, beginnt es mit genau kontrollierten Umgebungsbedingungen innerhalb der Baukammer. Jegliche atmosphärische Unvollkommenheiten können Rissbildungen oder andere Defekte im fertigen Teil bedeuten. Die Kontrolle dieser Umgebungsbedingungen kann für viele herkömmliche AM-Drucker eine Herausforderung darstellen. Bei Velo3D setzen wir umfangreiche Messsensoren vor Ort ein, die alle Umgebungsbedingungen genau überwachen und den Bau in Echtzeit anhalten können, um Anpassungen vorzunehmen, wenn die Bedingungen die Bauqualität gefährden könnten.
Wenn die Umgebung kontrolliert ist, ist der nächste Faktor der Druck selbst. Beim LPBF werden dünne Schichten aus Metallpulver auf das Pulverbett aufgetragen und mit präzise kalibrierten Lasern bis zum Schmelzpunkt erhitzt. Bei vielen herkömmlichen AM-Druckverfahren müssen Teile mit Stützstrukturen hergestellt werden, um das Teil an Ort und Stelle zu halten und die natürliche Verformung des Metalls während des Erwärmungs- und Abkühlungsprozesses zu berücksichtigen. Bei Velo3D ermöglicht die Präzision unserer Laserkalibrierung einen Druckprozess, der Teile in gleicher oder besserer Qualität liefert ohne die Notwendigkeit umfangreicher Stützen. Drucken ohne Kompromisse bedeutet, dass gedruckte Teile weniger Nachbearbeitung, Werkzeuge und Kosten erfordern.
Während des LPBF-Prozesses werden Teile Schicht für Schicht vom Pulverbett aufwärts aufgebaut. Nachdem eine Schicht aufgetragen und mit Lasern präzise erhitzt wurde, wird eine weitere Pulverschicht mit einer Recoater-Klinge aufgetragen. Der Recoater-Prozess kann für viele herkömmliche AM-Systeme eine Herausforderung darstellen; Wenn die Klinge die Ebene überquert, kann jeder Kontakt mit den aktuellen Schichten den Bau zum Absturz bringen. Velo3D hat einen proprietären berührungslosen Recoater entwickelt, der in der Lage ist, das Pulverbett ohne Kollisionsgefahr oder Gefährdung des Aufbaus zu reinigen.
Was passiert, wenn ein Druck fertig ist?
Am Ende ergibt der Druckprozess ein grobes, nahezu fertiges Teil. Für herkömmliche AM-Systeme ist der schwierige Teil jedoch erst der Anfang. Teile mit komplexeren inneren Strukturen oder dünnen Wänden erfordern oft umfangreiche Werkzeuge und Nachbearbeitung, was zusätzliche Arbeits- und Materialkosten sowie Zeit bedeutet.
Durch die Synergie von Preprint-Software der nächsten Generation und konkurrenzloser Hardware kann Velo3D komplexe Druckmerkmale wie Überhänge, dünne Wände und Kanäle erzielen, ohne dass Stützen erforderlich sind. Für Ingenieure bedeutet dies Freiheit in ihrem Designprozess und die Gewissheit, dass ihr Druck gemäß ihren Spezifikationen ausgeführt wird – ohne Kompromisse.
Die letzte Herausforderung für die Hersteller ist die Validierung und Qualifizierung. Die meisten Branchen benötigen Teile, die strenge behördliche Zulassungsstandards erfüllen müssen; und bei herkömmlichen AM-Systemen bedeutet dies in der Regel umfangreiche Tests und Validierungen, sobald die Druck- und Nachbearbeitungsschritte abgeschlossen sind.
Als End-to-End-System integriert Velo3D die In-situ-Berichterstellung durch jeden Schritt des Bauprozesses, Schicht für Schicht. Unser Assure™-Software überwacht jede Phase des Baus genau und erstellt automatisch umfangreiche Bauberichte, die für den Validierungs- und Qualifizierungsprozess von entscheidender Bedeutung sein können.
Das Aktivieren aller oben genannten Funktionen ist Velo3Ds Intelligent Fusion®, das ist der zugrunde liegende Herstellungsprozess, der bindet Flow™, Sapphire® und Assure™ in eine vollständige End-to-End-Fertigungslösung, indem Sie die Informationen verwalten flow, Sensordaten und die fortschrittliche Drucktechnologie zur präzisen Steuerung des gesamten 3D-Metalldruckprozesses.
Die Kernherausforderung vieler Branchen ist grundlegend: Wie stellt man ein Teil her? Es gibt unzählige Antworten, und jede Antwort bringt ihre eigenen Einschränkungen mit sich. Da sich die Metall-AM mit Velo3D an der Spitze der Innovation weiterentwickelt, wird sie schnell zu einem der zuverlässigeren, wiederholbaren Prozesse auf dem heutigen Markt. Durch die End-to-End-Synergie von Software und Hardware ermöglicht Velo3D Designfreiheit und eine konsistente, hochwertige Teilefertigung ohne Kompromisse.
Sind Sie daran interessiert, mit Metal AM zu beginnen? Reach out heute an einen der erfahrenen Ingenieure von Velo3D.
