Badanie wpływu parametrów procesu na chropowatość powierzchni trójwymiarowych powierzchni drukowanych

Wspólna grupa naukowców z Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT), Uniwersytetu Port Said w Egipcie i 3D Systems opublikowała niedawno pracę zatytułowaną "Badanie czynników wpływających na generowaną chropowatość powierzchni powierzchni zwróconych w dół w selektywnej Topienie laserowe "w trakcie badania wpływu różnych parametrów procesu na chropowatość powierzchni wydrukowanych powierzchni skierowanych w dół.

Streszczenie brzmi:" Celem tej pracy jest zbadanie wpływu różnicowania parametry procesu na wynikowej chropowatości powierzchni skierowanych w dół. Wyniki wskazują, że parametr Sz zapewnia lepszy wgląd w jakość powierzchni skierowanych w dół niż parametr Sa. Stwierdzono również, że interakcja między parametrami ma największe znaczenie na uzyskiwaną chropowatość powierzchni, chociaż ich efekty różnią się znacznie w zależności od zastosowanych poziomów. Takie zachowanie przypisuje się głównie różnicy energii pochłoniętej przez proszek, jednak dalsze badania są nadal uzasadnione. "

Na powierzchniach skierowanych w górę iw dół druk 3D SLM wykazuje efekt klatki schodowej, które mogą zwiększyć ich chropowatość ... szczególnie powierzchnie zakryte pod kątem mniejszym niż 45 ° w stosunku do platformy budowania.

"Topologia powierzchni części wytwarzanych przez SLM zależy w dużym stopniu od ich orientacji. Z tego powodu, w celu wytworzenia części o dobrej jakości powierzchni, unika się zazwyczaj odwróconych powierzchni z kątami mniejszymi niż 45 ° przez zmianę orientacji części. W przeciwnym razie istnieje potrzeba budowy struktur wsparcia. Jednak z kolei powoduje to wzrost etapów procesu, zwłaszcza usunięcie nośnika może wykazywać defekty, takie jak powstawanie zadziorów, co prowadzi do jeszcze większej szorstkości ", napisali naukowcy.

W tym dokumencie zwrócono szczególną uwagę na skutki różnych parametrów budowy na chropowatość powierzchni skierowanych w dół, w szczególności gdy parametry zmieniają się tylko w płaszczyźnie powierzchni skierowanej w dół i "jej bezpośrednio sąsiadującej objętości".

"Parametry wybrane dla Prace badawcze dotyczyły mocy lasera, prędkości skanowania i odstępów między skanami. Parametry zostały zmienione tylko dla skierowanych w dół powierzchni konstrukcji "- wyjaśniają naukowcy. "Reszta części została zbudowana przy użyciu standardowych parametrów budowy, zgodnie z zaleceniami 3D Systems, dla grubości warstwy 60 mikronów."

Oprogramowanie CAD zostało użyte do zaprojektowania części testowychmiałyby więc powierzchnię skierowaną w dół o wymiarach 10 x 20 mm, z głębokością 20 mm i nachyleniem pod kątem 25 °, 35 ° i 45 °. Testowane elementy, które zostały wydrukowane w 3D w systemie 3D Systems ProX DMP 320, zostały zaprojektowane w taki sposób, aby mogły mierzyć szorstkość powierzchni zwróconych w dół za pomocą profilometru.

Wyniki opublikowane przez naukowców w niniejszym dokumencie dotyczą wydrukowane części testowe 3D z kątem zwisu 45 °. Przy niższej prędkości skanowania eksperyment wykazał, że moc lasera nie wpływa znacząco na obserwowane parametry szorstkości. Przy niższej mocy lasera 90 W parametry chropowatości zwiększyły się nieznacznie, gdy odstępy skanowania wzrosły. Zespół ustalił na podstawie ich wyników, że "zwiększenie odstępów między skanami powoduje zmniejszenie wartości chropowatości", zarówno dla niskich, jak i wysokich wartości prędkości skanowania.

"Rysunek 9 przedstawia zmierzone wartości Sa i Sz dla wszystkie części testowe. Oczywiste jest, że wartości Sa na całym kwadracie nie wykazują drastycznych zmian we wszystkich badanych próbkach, ale z drugiej strony wartości Sz wykazują znaczne odchylenia, chociaż mają podobne wartości Sa "- napisali naukowcy.

"Ryc. 10 pokazuje topografie 3D dwóch powierzchni, które mierzyły podobne wartości Sa, ale wykazują bardzo różne jakości powierzchni. Zmiany parametru Sz można przypisać zakłóceniu powierzchni wskutek obecności częściowo stopionego proszku, a także powstawania żużla, co skutkuje wysokimi wartościami szczytowymi i niskimi dolinami, co powoduje niejednorodność. "

Wyniki badania wskazują, że ze względu na niezgodność powierzchni parametr Sz zapewnia więcej wnikliwości niż parametr Sa na jakość powierzchni.

"Obecność częściowo stopionego proszku i powstawania żużla to główną przyczyną defektów powierzchni na powierzchniach skierowanych w dół "- napisali naukowcy. "Wyniki wyraźnie wskazują, że w regionach skierowanych w dół zwiększenie odległości skanowania skutkuje niższymi wartościami chropowatości, podczas gdy wyższa prędkość skanowania zwiększa chropowatość powierzchni."

Stopień mocy lasera wykazywał różne stopnie oddziaływania na ogólną jakość powierzchni: CD3D .