Шесть переменных управления технологическим процессом, жизненно важных для успеха вашего аддитивного производства

Процессы аддитивного производства работают в гораздо более сложных масштабах, чем те, с которыми люди-операторы могут справиться без посторонней помощи. Методы на основе слоев, такие как моделирование плавным напылением (FDM), могут быть настроены в соответствии с широким диапазоном переменных, включая масштаб в пикселях и угол печати, которые трудно, если вообще возможно, проверить вручную. По этой причине производителям нужны проверенные методы, обеспечивающие точность, точность, экономичность и безопасность процессов аддитивного производства как внутри, так и между заданиями печати.

В широком смысле эти методы, известные как управление процессами, представляют собой промышленные системы, которые позволяют инженерам управлять сложными процессами, чтобы они давали стабильные результаты. Например, управление процессом аддитивного производства может помочь оптимизировать многочисленные производственные параметры, важные для обеспечения того, чтобы детали соответствовали одинаковым стандартам геометрической точности, рабочих характеристик, механических свойств, допусков на размеры и качества.

Большинство промышленных 3D-принтеров, в том числе большинство машин для лазерной порошковой сварки (LBPF), теперь включают системы мониторинга с обратной связью, в которых используются камеры, а также датчики температуры и положения для сбора данных о выходе принтера и обнаружения отклонений в режиме реального времени. .

Также известные как системы с обратной связью, эти элементы управления процессом на месте вносят коррективы на основе выходных данных, чтобы достичь желаемых условий или свойств, тем самым улучшая согласованность и качество производства деталей. Хотя некоторые 3D-принтеры менее распространены, они оснащены инструментами моделирования с прямой связью, которые вводят обратную связь непосредственно в замкнутую систему устройства, что позволяет управлять процессом в режиме реального времени и получать более стабильные отпечатки.

Важнейшие переменные управления аддитивным процессом

На точность и качество деталей, напечатанных на 3D-принтере, влияют десятки переменных, которые необходимо строго контролировать для достижения стабильных результатов. Как правило, эти переменные относятся к одной из шести категорий.

1. Окружающая среда

Контроль физических условий пространства, в котором создаются детали, является основой обеспечения согласованности отпечатков. Такие факторы, как влажность, качество воздуха и температура, могут существенно повлиять на то, как материал выдавливается и связывается между слоями. Очень важно знать, как каждый из этих факторов влияет на качество печати.

2. Машина

Технология, используемая во время производства, вводит ряд переменных, которые необходимо учитывать.

Качество машины может смягчить некоторые из этих факторов. Например, допуск, которого вы можете достичь, будет таким же, как и у наименее точной детали машины; не имеет значения, насколько дорог экструдер, если контроллеры и двигатели, приводящие его в движение, неточны. Дополнительные факторы, такие как сила экструзии и температура принтера и платформы, напрямую влияют на прочность сцепления материала и стабильность интерфейса.

3. Материал

Хотя различные характеристики материалов, безусловно, влияют на производительность и функциональность конечной детали, эти качества также необходимо учитывать в производственном процессе. Если материалы имеют особые требования к хранению или обращению с ними или должны быть особым образом подготовлены перед печатью, необходимо установить контроль процесса для каждой переменной, чтобы гарантировать, что задание может быть повторено с аналогичными результатами.

4. Геометрия и ориентация детали

Помимо оптимизации конструкции детали для производства, инженеры должны определить, как деталь будет производиться в рабочей камере принтера. Такие факторы, как ориентация детали относительно рабочей пластины, конструкция вспомогательного материала и выравнивание важнейших элементов с наиболее точной плоскостью печати машины, способствуют повышению эффективности и качества производства.

5. Постобработка

После завершения печати по ряду причин может потребоваться дополнительная обработка деталей перед постобработкой. Если использовался вспомогательный материал, его необходимо удалить. Возможно, потребуется просверлить некоторые элементы, чтобы повысить точность конечного продукта. Второстепенные шаги также могут быть чувствительными ко времени. Во всех случаях эти процессы должны быть стандартизированы.

6. Обеспечение качества

Дальнейшая оптимизация постобработки помогает обеспечить точность деталей и достичь желаемых эстетических качеств. Аналогичные параметры должны быть установлены для того, как удаляются опоры, как обрабатываются поверхности и как наносятся любые косметические детали, такие как горячее тиснение или гальваническое покрытие. Наконец, методы, используемые для измерения, проверки и квалификации деталей — практика, известная как метрология, — должны быть согласованными.

Оптимизация процессов аддитивного производства для критических переменных

После определения переменных, связанных с данным производственным заданием, следующим шагом для продуктовых команд является разработка процесса, обеспечивающего эффективное управление переменными. Калибровка процесса потребует проб и ошибок, но существенное преимущество процессов аддитивного производства заключается в том, что они являются итеративными, что позволяет быстро обновлять цифровые конструкции без необходимости дорогостоящих и трудоемких изменений инструментов.

Оптимизация процессов аддитивного производства для обеспечения точности и прецизионности обычно должна включать следующие этапы:

1. Собирайте обширные наборы данных на основе переменных управления процессом.
2. Выполните статистический и корреляционный анализ наборов данных, чтобы установить зависимость между переменными и входными данными.
3. Основываясь на переменных зависимостях, проводите целенаправленные эксперименты (DOE), чтобы выявить основные причины несоответствий или отклонений.
4. Изменить производственный процесс, чтобы добиться большей точности и аккуратности.

Этот цикл следует повторять до тех пор, пока процесс не будет надежно производить высококачественные детали с заданными характеристиками и размерными допусками. Однако тестирование должно проводиться на постоянной основе, чтобы гарантировать согласованность и эффективность процесса.

Откройте для себя стабильное производство по требованию

Управление технологическим процессом имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы методы производства оставались эффективными и последовательными, а разработки в области технологий управления процессами аддитивного производства были быстрыми и значительными. Более широкое внедрение датчиков Интернета вещей и алгоритмов машинного обучения в системы 3D-принтеров позволяет группам разработчиков создавать детали с большей точностью и скоростью. Кроме того, революционные новые технологии, такие как анализ моделирования, экспериментальный дизайн и индустриализация систем управления, могут упростить и усовершенствовать сектор аддитивного производства.

Fast Radius — это прогрессивная производственная платформа по требованию, предлагающая ряд производственных технологий, начиная от аддитивного производства и литья под давлением и заканчивая литьем уретана и услугами механической обработки с ЧПУ. Мы специализируемся не только на совершенствовании конструкции деталей для достижения максимальной эффективности и качества, но также помогаем нашим клиентам найти правильный производственный процесс или комбинацию процессов, чтобы выполнить работу вовремя и по конкурентоспособным ценам. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы начать работу.

Посетите учебный центр Fast Radius, чтобы узнать больше о тонкостях литья под давлением, промышленном аддитивном производстве и многом другом.