هل يمكنك طباعة مشعب سحب مخصص من الألومنيوم ثلاثي الأبعاد؟

معظم المعادنمشعب سحب من الألومنيوم مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعادتستخدم المشاريع دمج طبقة مسحوق الليزر (SLM أو L-PBF). يقوم الليزر بإذابة طبقات رقيقة من مسحوق الألومنيوم واحدة تلو الأخرى وفقًا لملف CAD. لا يوجد قالب مطلوب. يمكن تشكيل العدائين والجلسات الداخلية المعقدة كقطعة واحدة.

السبائك الأكثر شيوعًا هي AlSi10Mg. إنها عبارة عن سبيكة من الألومنيوم والسيليكون والمغنيسيوم من النوع المصبوب والتي توفر توازنًا قويًا بين القوة والتوصيل الحراري وقابلية الطباعة. إنه مخصص على نطاق واسع لقطع غيار السيارات والفضاء التي تحتاج إلى وزن منخفض ونقل جيد للحرارة. أصبحت طباعة AlSi10Mg ثلاثية الأبعاد هي المسار الافتراضي للعديد من تطبيقات السحب المخصصة لهذه الأسباب بالضبط.

أي أجزاء من المشعب تعتبر مرشحة جيدة
أقوى حالات الاستخدام هي المتسابقين الذين لديهم مسارات تدفق محسنة، ووحدات معقدة، وميزات تركيب متكاملة، وقنوات داخلية قد يكون من الصعب أو المستحيل تجميعها في عملية صب تقليدية. نادراً ما تبرر الأشكال الخارجية البسيطة مع القليل من التعقيد الداخلي العملية.

نظرت دراسة مقارنة لعام 2020 في مجلة علوم وتكنولوجيا المواد إلى SLM AlSi10Mg مقابل نفس السبيكة المنتجة عن طريق الصب. أظهرت مادة SLM قوة شد أعلى (حوالي 430-445 ميجا باسكال مقابل حوالي 313-315 ميجا باسكال للمادة المصبوبة في درجة حرارة الغرفة) ولكن استطالة أقل. كان عمر التعب أقل لأن جزيئات المسحوق غير الذائبة المتبقية، وشوائب الأكسيد، والمسام تعمل كنقاط بداية للشقوق.

ذكرت ورقة مؤتمرات MATEC لعام 2016 أن معلمات SLM المحسنة يمكن أن تصل إلى كثافة نسبية تبلغ 99.13٪. كانت الخواص الميكانيكية في ظل هذه الظروف مماثلة، وفي بعض الحالات أفضل، من سبيكة A360 عالية الضغط المصبوبة حتى بدون معالجة لاحقة ثقيلة.

تدرج أوراق بيانات المواد من موردي المسحوق المعتمدين AlSi10Mg للمكونات المتعلقة بالمحرك، بما في ذلك مشعبات السحب، بسبب مزيجها من القوة والتوصيل الحراري والكثافة المنخفضة.

القوة أمر جيد، لكن المسام والتعب هما التحذيران الحقيقيان
نادرًا ما تكون القوة الثابتة هي العامل المحدد لمشعب السحب. إن التحميل الدوري والاهتزاز ومقاومة التعب على المدى الطويل لها أهمية أكبر. المسامية المتبقية والعيوب المتصلة بالسطح يمكن أن تقلل من عمر الكلال. يعد التحكم السليم في العملية وفحص الكثافة والمعالجة الحرارية أمرًا ضروريًا.

ثلاثة أسئلة تتعلق بالجودة نوصي دائمًا بطرحها:

ما هي الكثافة النسبية التي تحققها باستمرار، وكيف يتم قياسها؟

ما هي دورة المعالجة الحرارية التي يتم تطبيقها لتخفيف التوتر، أو الشيخوخة، أو كليهما؟

هل تقوم بإجراء المسح المقطعي أو اختبار الضغط أو كليهما على مسارات التدفق الحرجة؟

لقد رأينا في تصميماتنا أن التحقق من الكثافة والمعالجة الحرارية المناسبة يحدثان فرقًا أكبر في الموثوقية على المدى الطويل مقارنة بأرقام الشد المطبوعة وحدها.

عدم وجود أدوات يعني أن تكرار التصميم يمكن أن يحدث في أيام بدلاً من أسابيع. يمكن تحسين هندسة التدفق الداخلي دون حدود النوى وزوايا السحب. يمكن طباعة الميزات التي تحتاج عادةً إلى اللحام أو التجميع كقطعة واحدة.

تخفيض الوزن هو مكسب عملي آخر. في مشروع FEV LeiMot، تم توفير رأس أسطوانة AlSi10Mg المصنوع عن طريق التصنيع الإضافي بمقدار 2.3 كجم (22%) مقارنةً بالصب التقليدي، وكانت مكونات المحرك الرئيسية معًا أخف بنسبة 21% تقريبًا. وفي الآونة الأخيرة، عرضت Nikon SLM Solutions وBosch كتلة محرك V8 كاملة مكونة من قطعة واحدة مطبوعة بـ AlSi10Mg، مما يثبت أن أجزاء مجموعة نقل الحركة الكبيرة والمعقدة المصنوعة من الألومنيوم أصبحت الآن واقعية في الآلات القادرة على الإنتاج.

احتاج العميل إلى مجموعة صغيرة من مشعبات سحب الأداء ذات هندسة عداء منقحة. كانت أدوات الصب بطيئة للغاية ومكلفة للغاية بالنسبة لحلقات التصميم المخطط لها.

قمنا بتوجيه الجزء للحفاظ على الدعم بعيدًا عن مسارات التدفق الحرجة قدر الإمكان، والتحكم في موضع الدعم بعناية، وتطبيق المعالجة الحرارية لتخفيف الضغط، وتصنيع وجوه الختم وواجهات التثبيت باستخدام الحاسب الآلي للوصول إلى التسامح النهائي. تم الانتهاء من فحوصات الكثافة والأبعاد قبل مغادرة الأجزاء. استوفت المشعبات أداء التدفق والختم المطلوب ووصلت بشكل أسرع مما يسمح به مسار الأدوات التقليدي.

إن اتجاه الطباعة التسلسلية، والدعامات التي يتم التحكم فيها، والمعالجة الحرارية، ثم التشطيب باستخدام الحاسب الآلي لأسطح الختم - هي الطريقة القياسية التي نتعامل بها مع مشعب سحب الألومنيوم المطبوع ثلاثي الأبعاد عندما يكون التعقيد الهندسي والجدول الزمني أكثر أهمية من تكلفة الوحدة ذات الحجم الكبير.

بالنسبة للسيارات ذات الإنتاج الكبير حيث تهيمن تكلفة الجزء الواحد، فإن الصب التقليدي لا يزال أكثر اقتصادا بمجرد دفع ثمن الأدوات.

تحتاج وجوه الختم والخيوط الحرجة وأسطح التثبيت الدقيقة دائمًا إلى تشطيب CNC بعد الطباعة. لا يمكن لمتجر الطباعة الخالص تقديم مشعب جاهز للتثبيت. ابحث عنالطباعة ثلاثية الأبعاد للألمنيوم مصنع يمكنه التعامل مع كل من الخطوة الإضافية والتصنيع الضروري تحت سقف واحد.

يمكن أن تكون مشعبات النايلون المصنوعة من البوليمر أو ألياف الكربون أخف وزنًا وقد تم استخدامها في بعض نماذج السباق الأولية. إنها تناسب سباقات معينة أو بيئات نماذج أولية قصيرة المدى، لكن لها درجات حرارة مختلفة وحدود متانة طويلة المدى مقارنة بالألمنيوم. فهي ليست بدائل مباشرة تحت حرارة المحرك المستمرة.

اطرح هذه الأسئلة الخمسة:

هل يمكنك توفير شهادات المواد وبيانات الكثافة أو المسامية المقاسة للبناء المحدد؟

هل تقومون بإجراء المعالجة الحرارية داخل المنزل (تخفيف التوتر أو الشيخوخة)؟

هل يمكنك إغلاق الوجوه والمنافذ وميزات التثبيت باستخدام الحاسب الآلي بعد الطباعة؟

ما هي طرق الفحص المتاحة – المسح المقطعي المحوسب، واختبار الضغط، وتقارير الأبعاد؟

ما هي المهل الزمنية الواقعية والحد الأدنى من الكميات للنماذج الأولية والدفعات الصغيرة؟

سوف يجيب مصنع مشعب السحب المخصص القادر أو مورد مشعب السحب الصغير بوضوح ويمكنه عرض أدلة العملية. يجب أيضًا على شريك الطباعة ثلاثية الأبعاد لمشعب السحب الخاص بشركة OEM إثبات خبرته في التوثيق وإمكانية التتبع على مستوى السيارات. تمنح أنظمة الجودة الموثقة وضوابط العمليات ثقة إضافية في تطبيق نفس المعايير من النموذج الأولي الأول إلى الدفعة الصغيرة التالية.

تعتمد تكلفة مشعب السحب المطبوع ثلاثي الأبعاد على حجم الجزء (ارتفاع البناء واستخدام المسحوق)، وحجم هيكل الدعم، والمعالجة اللاحقة (المعالجة الحرارية، والتصنيع الآلي، وتشطيب السطح)، والكمية. الأجزاء الأكبر حجمًا أو المدعومة بشدة تكلف أكثر للقطعة الواحدة. عادةً ما يتم قياس المهل الزمنية للنموذج الأولي من أيام إلى بضعة أسابيع بمجرد أن يصبح الملف جاهزًا - وعادةً ما تكون أقصر بكثير من مسار الأدوات. تتبع دفعات الإنتاج الصغيرة نفس العملية مع تكرار أقل.

التسعير الدقيق يحتاج إلى نموذج CAD ومواصفاته. تظل العوامل الرئيسية الدافعة للتكلفة هي التعقيد الهندسي والمعالجة اللاحقة المطلوبة وحجم الطلب.

يعمل مشعب سحب الألمنيوم المطبوع ثلاثي الأبعاد والمنفذ بشكل جيد على حل تأخير الأدوات ومشاكل مرونة التصميم التي يخلقها الصب التقليدي للعمل المخصص ومنخفض الحجم. ويعتمد النجاح على اختيار السبيكة المناسبة، والتحكم في الكثافة والمعالجة اللاحقة، والعمل مع متجر يمكنه إنهاء الأسطح الحرجة.