응력 완화에 대해 논의하기 전에 먼저 잔류 응력이 무엇인지 이해합시다.
잔류응력이란?
잔류 응력은 외부 요인이 작용하지 않을 때 평형을 유지하기 위해 물체에 존재하는 응력입니다. 제조 과정에서 부품은 공정과 같은 다양한 요인의 영향을 받습니다. 이러한 요인이 사라지더라도 위에서 언급한 구성 요소에 대한 영향과 영향을 완전히 제거할 수 없으면 구성 요소에 여전히 일부 영향과 영향이 남아 있습니다. 이 잔류물의 영향과 영향은 잔류 응력입니다.
에너지 일의 관점에서 외력이 물체의 소성 변형을 일으킬 때 물체의 내부 변형을 일으켜 에너지의 일부를 축적합니다. 외력이 제거되면 내부 응력 분포가 고르지 않은 에너지가 방출됩니다. 물체의 취성이 낮으면 물체가 천천히 변형되고 취성이 높으면 균열이 형성됩니다.
잔류 응력은 기계 제조에서 매우 일반적이며 잔류 응력은 다양한 공정에서 종종 생성됩니다. 그러나 본질적으로 잔류 응력을 생성하는 메커니즘은 세 가지 범주로 그룹화할 수 있습니다.
첫 번째 범주는 불균일한 소성 변형입니다.
두 번째 범주, 고르지 않은 온도 변화;
세 번째 범주는 불균일한 구조적 변화(상전이)입니다.
잔류 응력의 위험
잔류응력 분류에서 잔류응력으로 인해 물체가 천천히 변형되어 물체의 크기가 변경되어 가공 부품의 크기가 부적합하다는 것을 알 수 있습니다. 동시에 피로강도, 내응력식성, 치수안정성, 수명에도 매우 중요한 영향을 미칩니다.
잔류 응력을 제거하는 방법은 적층 제조에서 중요한 과제입니다.
또한 잔류 응력은 적층 제조에서 가장 중요한 문제 중 하나이며, 경우에 따라 잔류 응력이 인쇄된 부품에 영향을 주어 전체 빌드 플랫폼을 구부리거나 부품을 빌드 플랫폼에서 분리하거나 부품 자체에 균열을 일으킬 수 있습니다. 이것이 적층 제조 부품에 종종 지지 구조를 추가해야 하는 이유 중 하나입니다. 열처리를 통해 이러한 잔류 응력과 응력 집중이 완화된 후에야 성형 플랫폼에서 부품을 제거할 수 있습니다.
현재 전통적인 제조 제거 방법에는 열처리, 정적 하중 압축, 진동 노화 및 기계적 처리의 네 가지 방법이 있습니다. 금형 없이도 성형이 가능한 적층가공의 기술적 특성으로 인해 부품 자체를 설계할 때 잔류응력을 극복하기 위해 토폴로지 최적화를 고려할 수 있다. 예를 들어, 두께가 고르지 않은 영역을 줄이고 단면적 변화가 큰 것을 최대한 피합니다. 또는 3D 프린팅 장비에 예열 성형 플랫폼 및 가열 성형 챔버를 설계하면 잔류 응력의 영향을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 그러나 이 단계에서 잔류 응력 분포를 개선하는 방법은 여전히 설계자의 경험에 달려 있으므로 일부 잔류 응력을 피할 수 없습니다.
잔류 응력은 응력을 유발하는 모든 요소가 제거된 후 고체 재료에 남아 있는 응력입니다. 기존 기계 제조에서 잔류 응력을 생성할 수 있는 동일한 메커니즘이 적층 제조에도 적용됩니다. 설계 및 인쇄된 구조 부품에서 예기치 않거나 제어할 수 없는 잔류 응력으로 인해 부품이 조기에 파손될 수 있습니다. 부품 제조 시 잔류 응력을 효과적으로 극복하는 것이 특히 중요합니다.
3D 프린팅의 스트레스 해소용 소프트웨어
국내 자체 개발한 UPrise3D 슬라이싱 소프트웨어가 스트레스 해소 기능을 개발했습니다. 이 기능을 켜면 응력 제거 부품 모델의 다양한 구조에 따라 인쇄 방법과 경로가 자동으로 계획되어 잔류 응력의 축적을 최소화합니다. 인쇄 공정에서 소결 단계에서 모델의 변형 제어를 실현할 수 있습니다.
다음은 인쇄에 의해 활성화된 응력 제거 기능이 있는 경우와 없는 경우에 대한 설명입니다.
응력 제거 기능을 켠 후 소결 후 각도의 편차가 기본적으로 없는 구조 부품을 볼 수 있습니다. 응력 제거 기능이 없는 구조 부품의 경우 명백한 변형을 직관적으로 볼 수 있으며 각도 편차가 상대적으로 큽니다.
일부 얇은 벽 모델의 경우 인쇄 방향으로 응력이 누적되어 소결 후 변형이 발생할 수 있습니다. 다음 두 그룹의 얇은 벽 샘플을 비교하면 응력 제거 기능이 켜진 후 소결 제품이 분명히
응력 완화는 3D 인쇄에서 매우 중요합니다. 인쇄 시 이 요소를 고려할 것이므로 우리가 인쇄하는 부품은 99% 안정적이며 변형, 비틀림 등이 쉽지 않습니다.