지원 설계가 후처리 비용에 영향을 미치나요?-

1. 디자인과 비용의 관계를 뒷받침하는 기본 아이디어
금속 3D 프린팅 지지대 디자인은 '안정적인 성형'과 '가성비' 사이에서 절충점을 찾아야 한다. 그 뒤에 있는 주요 아이디어는 후처리 비용과 직접적으로 연관되어 있습니다.-
접촉 영역을 제한하는 아이디어
지지대와 부품 사이의 접촉에는 표면 접촉, 선 접촉, 점 접촉의 세 가지 유형이 있습니다. 표면 접촉은 사물을 더욱 안정적으로 만들 수 있지만 후처리를-더 어렵게 만듭니다. 예를 들어, 표면 접촉 설계의 티타늄 합금 항공 브래킷은 12cm²의 잔여 지지 면적을 가지며, Ra1.6μm의 표면 거칠기 요구 사항을 충족하려면 5시간의 수동 연마가 필요합니다. 점접촉 설계로 잔여 면적은 2.3cm²에 불과하며 기계적 연마 시간은 단 40분입니다. Suzhou Tianhong Laser의 작업은 접촉 면적이 1cm² 감소할 때마다 후처리에 필요한 시간이 15%~20% 단축될 수 있음을 보여줍니다.{11}}
임계각의 정확한 제어
다양한 공정에는 다양한 임계 서스펜션 각도가 있습니다. SLM 공정은 일반적으로 30도 미만으로 매달려 있는 구조물에 대한 지지가 필요한 반면, EBM 공정은 고온에서 녹기 때문에 임계각을 35도까지 느슨하게 할 수 있습니다. Leiming Laser의 적응형 스캐닝 방법을 사용하면 레이저 출력 밀도를 즉시 변경하여 5도~35도의 작은 각도에서 지지대 없이 매달린 구조물을 인쇄할 수 있습니다. 이를 통해 필요한 지원 자료의 수는 78%, 사후 처리 비용은 65% 절감되었습니다.-
재료를 절약한다는 생각
금속 분말의 가격은 킬로그램당 수천 위안까지 올라갈 수 있으며, 지원 재료를 낭비하면 즉시 가격이 상승합니다. 예를 들어 Inconel 718 니켈- 기반 합금을 사용하면 표준 지지대 설계로 인해 최대 18%의 낭비율이 발생하는 반면, 토폴로지 최적화로 생성된 나무{4}}형 지지 구조는 낭비율을 5% 미만으로 유지할 수 있습니다. 항공기 엔진 부품의 예를 보면 개선된 지지 설계로 단일 재료 비용이 2,300위안에서 850위안으로 63% 감소한 것으로 나타났습니다.
2. 설계-중심 후가공-비용을 지원하는 핵심 요소
지속적인 신체적 부상 위험 지원
지지대와 구성 요소 인터페이스의 열 응력 양이 다를 때 조직 결함이 발생할 수 있습니다. 316L 스테인리스 스틸로 인쇄할 때 그리드 지지대가 고체와 ​​만나는 곳에 거친 원주형 결정이 형성될 수 있습니다. 이로 인해 해당 부위가 15~20% 더 부드러워지고 피로 수명이 40% 단축됩니다. 이러한 숨겨진 위험을 제거하려면 열처리 절차가 더 길어야 하며, 이는 한 작품에 대한 후가공 비용이-120~180위안 증가한다는 것을 의미합니다.
복잡한 구조적 지원을 접근 가능하게 만드는 문제
항공 엔진의 터빈 디스크는 내부 채널 직경이 2mm에 불과합니다. 표준 지지 설계로 인해 채널 섹션이 8% 이상 왜곡되는데, 이는 전기화학적 용해를 통해 해결해야 합니다. 이 기술은 80도에서 6시간 동안 처리하기 위해 41wt% 질산 용액이 필요합니다. 에이전트 1개 비용은 350위안이며 부식이 균일할 가능성이 있습니다.
손으로 일을 해야 하는 숨겨진 비용
BMW IDAM 자동화 생산 라인의 데이터에 따르면 제거 프로세스를 돕기 위해 여전히 수동 개입이 필요하며, 이는 총 사후 처리 시간의 35%를 차지합니다-. 연간 1만개를 만드는 생산라인의 인건비는 연간 280만 위안에 달한다. Rivelin Robotics의 NetShape 로봇 시스템은 힘 피드백 제어를 사용하여 0.1N 수준의 접촉력 정확도에 도달합니다. 이를 통해 수동 개입의 필요성이 5% 미만으로 줄어들고 연간 200만 위안 이상을 절약할 수 있습니다.
3. 설계 최적화에 도움이 되는 최전선 전략
제너레이티브 디자인으로 자립 가능한 구조
기계 학습 기술의 도움으로 Autodesk Netfabb 소프트웨어는 생체 모방 격자 지지 구조를 자동으로 구성할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 위성 브래킷의 무게가 85% 감소하고 기존 지지대가 필요하지 않습니다. 또한 후가공 절차를 기계 가공에서 단순 열처리로 변경하고 단일 부품 비용을 1200위안 절감했습니다.
다중-재료 시스템에 대한 새로운 아이디어를 찾기 위해 협력
벨기에 Materialise의 바이메탈 서포트 기술은 인코넬 718과 순수 철이 800도에서 서로 다른 속도로 산화되어 서포트가 자동으로 벗겨지는 점을 이용합니다. 이 방법은 남은 서포트 양을 0.01mm 미만으로 줄이고, 후처리에 필요한 시간을-48시간에서 8시간으로 단축하며, 개당 650위안을 절약합니다.
프로세스 추적의 폐쇄 루프 제어
Siemens Process Sight 시스템의 고속-카메라와 적외선 센서는 용융 풀의 모양을 실시간으로 감시합니다. 서포트가 충분하지 않을 가능성이 있는 경우 레이저 설정이 자동으로 변경되거나 추가 서포트가 생성됩니다. 복잡한 흐름 채널 부품을 인쇄할 때 이 기술은 지원으로 인한 불량률을 18%에서 0.3%로 줄여 재작업 비용을 연간 50만 위안 이상 절감했습니다.