Wenn Sie ein Teil herstellen möchten, gibt es unzählige Wege und Prozesse zu erkunden, von denen jeder seine eigenen Vorteile und Fallstricke hat. Wenn Sie in einer Branche wie der additiven Metallfertigung (AM) arbeiten, kann es einfacher sein, zwischen neuen Technologien und traditionelleren Fertigungsformen wie Gießen, Löten und Schweißen zu unterscheiden, da die Prozesse so sehr unterschiedlich sind.
Die Welt der Metall-AM ist jedoch kein Monolith. Es gibt zahlreiche Unterscheidungsmerkmale, die die Lösung jedes Druckers definieren, aber leider werden viele dieser Unterscheidungen übersehen, wenn man den Metall-3D-Druck als eine Branche betrachtet, in der sich die Markennamen ändern, aber die Technologie gleich bleibt.
Bei Velo3D haben wir uns auf eine fortschrittliche Metall-AM-Lösung spezialisiert, die herkömmliche AM-Technologien übertroffen hat. Diese fortschrittliche AM-Marke von Velo3D wird durch einen Zusammenfluss von Hardware- und Softwarefortschritten der nächsten Generation ermöglicht, die auf Schwachstellen in diesen herkömmlichen AM-Systemen aufbauen; Einer dieser Fortschritte ist der berührungslose Recoater von Velo3D.
In diesem Artikel sehen wir uns an, wie sich der Ansatz von Velo3D für die Recoater-Technologie von herkömmlichen AM-Systemen unterscheidet und was ein berührungsloser Recoater bedeutet – insbesondere in Kombination mit den anderen Fortschritten von Velo3D in der AM-Technologie – um die Teilequalität sicherzustellen.
Die Funktion von Nachbeschichterklingen
Metal AM, insbesondere die Pulverbettschmelzform davon, funktioniert durch das präzise Schmelzen von pulverförmiger Legierung, um sie in ein dichtes Substrat zu schweißen. In einem Metall-3D-Drucker (der über eine genau kalibrierte, inerte Atmosphäre verfügt) trägt ein Recoater eine Pulverschicht auf, die so dünn ist wie der Durchmesser eines menschlichen Haares. Diese dünne Pulverschicht wird dann von den Lasern präzise geschmolzen, wodurch winzige Schmelzbecken entstehen, die abkühlen und zu festem Material erstarren. Der Recoater fährt dann iterativ Schicht für Schicht über die Bauebene zurück und fügt jedes Mal mehr Ausgangspulver hinzu. Wenn jede Schicht verdichtet wird, verschmelzen sie miteinander, um von Grund auf ein Teil zu bilden.
Wo Nachbeschichter schief gehen können und wie sie verbessert werden können
Während des Metall-AM-Prozesses verwandeln wir Metall schnell von einem Pulver in eine Flüssigkeit und dann in einen dichten Feststoff. Das ist eine Menge Entwicklung in kurzer Zeit.
Wenn sich Schmelzbecken bilden, funktionieren sie wie die meisten Flüssigkeiten; Sie neigen dazu, sich wie der Meniskus auf einem Glas Wasser zu wölben. Wenn sich das Schmelzbad verfestigt, ist der einst flüssige Meniskus nun ein festes, gewölbtes Material und kann, abhängig von der Größe des Schmelzbads, ein beträchtlicher, massiver Metallvorsprung sein. Vorsprünge können natürlich auch durch Makroverkrümmung von Vollmaterial entstehen. Dies tritt häufig bei unzureichender Abstützung bestimmter Geometrien auf und kann stärker hervorstehen als Schmelzbadvorsprünge.
Ein Beschichter, der Schicht für Schicht über die Oberfläche fährt, arbeitet in nahezu engem Kontakt mit der Bauebene; wieder ungefähr der Durchmesser einer Haarsträhne. Wenn der Beschichter in älteren Metall-AM-Systemen auf einen dieser Vorsprünge trifft, kann er darüber „hüpfen“ und weiterhin eine Pulverschicht auf dem Substrat verteilen. Der Bereich in der Nähe dieses „Hopfens“ wird wahrscheinlich eine überschüssige Menge Pulver erhalten, das möglicherweise zu dick ist, als dass der Laser durchschmelzen könnte, wodurch Porosität im Teil zurückbleibt. Darüber hinaus kann die Nachbeschichterklinge beim Überspringen eines Vorsprungs auch an ihrer Unterseite beschädigt werden, was ihre Funktionalität in Zukunft beeinträchtigen kann.
Diese Recoater-„Zusammenstöße“ sind nicht so dramatisch, wie der Name vermuten lässt; Es ist nicht so, dass der Recoater in das Teil einschlägt wie ein Auto in eine Crashtest-Wand. Eher subtile Abweichungen, denen herkömmliche Nachbeschichter nicht gerecht werden und die möglicherweise zu Inkonsistenzen und Porosität in der Struktur eines Teils führen.
Velo3D hat Pionierarbeit für einen sogenannten berührungslosen Recoater geleistet. Indem Sie der Klinge etwas mehr Abstand von der Bauplatte lassen, Sapphire Drucker verringern das Kontaktrisiko, wenn sich Vorsprünge bilden, ohne die präzise Konsistenz der Pulverbettschichthöhe zu beeinträchtigen. Während der berührungslose Recoater ein wesentlicher Bestandteil des Druckprozesses ist, ist es die ihn umgebende Technologie, die Velo3D zu einem fortschrittlichen AM-System macht.
Das Worst-Case-Szenario für einen Recoater-Clash
In einem suboptimalen Druckszenario wie dem oben skizzierten – wo der Beschichter über einen Vorsprung hüpft und ungleichmäßige Dicken oder Porosität im Teil erzeugt – ist die Sorge nicht ein fehlgeschlagener Aufbau. Wenn ein Teil fehlerhaft ist und der Bau nicht erfolgreich ist, können Ingenieure die Maschine neu kalibrieren, von vorne beginnen und beim nächsten Mal auf bessere Ergebnisse hoffen.
Die eigentliche Sorge ist, wenn der Build abgeschlossen ist und der resultierende Teil auf grundlegender Ebene mit unentdeckten Fehlern gespickt ist. Dieses Teil kann eine kostspielige Nachbearbeitung durchlaufen und seinen Weg in einen Motor oder eine andere Maschine finden und dann ausfallen, weil es von Anfang an nicht intakt war. Dies ist das absolute Worst-Case-Szenario einer Recoater-Kollision in einem älteren Metall-AM-System. Es ist kein fehlgeschlagener Build, sondern ein erfolgreicher Build eines fehlerhaften Teils.
Wie Velo3D den Recoater-Ausfall überwindet
Während der berührungslose Recoater von Velo3D wichtig ist, um Kollisionen zu mindern, glänzt die Technologie in ihrer In-situ-Prozessüberwachung. Innerhalb von Velo3D Sapphire Druckern wird jede Schicht des Aufbaus höhenkartiert, um Vorsprünge zu erkennen und den Bediener zu informieren. Dies gibt Ingenieuren die einzigartige Möglichkeit, Druckanomalien schnell zu erkennen und Korrekturmaßnahmen durchzuführen.
Durch die Integration Assure Qualitätssicherungssoftware in den Druckern selbst, sollten Fehler innerhalb des Builds auftreten, bleiben sie nicht unbemerkt. Das Verhalten von additiv gefertigtem Metall kann schwer vorherzusagen sein. Selbst bei der fortschrittlichsten Technologie können Dinge schief gehen, aber mit der RIGHT-Technologie werden Anomalien offen erfasst, explizit gemeldet und nahtlos an den Benutzer übermittelt, was eine schnelle Fehlersuche und Problemlösung ermöglicht.
Fortschrittliche Metall-AM, wie sie von Velo3D entwickelt wurde, wird durch die Synergie von Hardware der nächsten Generation wie dem berührungslosen Recoater und erstklassiger Prozessüberwachungssoftware wie möglich Assure. Bei vielen älteren Metall-AM-Systemen liegt der Fehler nicht unbedingt in der Art und Weise, wie ein Teil gebaut wird, sondern in der Tatsache, dass diese Qualität nicht garantiert werden kann. Velo3D vermeidet diese Fallstricke, um immer wieder einen qualitativ hochwertigen Build zu gewährleisten.
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