預測應力和變形,優化工藝參數,安世亞太發佈增材工藝仿真軟件AMProSim-DED

DED直接能量沉積技術包括激光、等離子、電子束幾種不同的熱源,材料包括粉末或絲狀兩種主要的形態。金屬材料在沉積過程中實時送入熔池,這類技術以激光近淨成形制造(LENS)、金屬直接沉積(DMD)技術為代表,由激光在沉積區域產生熔池並高速移動,材料以粉末或絲狀直接送入高溫熔池,熔化後逐層沉積,稱之為激光直接沉積增材成形技術,該技術成形出毛坯,然後依靠CNC數控加工達到需要的精度。

我國增材製造企業中,中科煜宸,西安鉑力特的激光近淨成形制造技術是送粉LENS技術領域的代表。除此之外,在這類技術中,典型企業還有美國的OPTOMEC公司,法國BeAM公司,德國通快以及專為CNC機床公司提供增材製造包的HYBRID公司。

激光近淨成形制造LENS技術雖然在我國存在了幾十年,然而這項技術的一大挑戰來自於對工藝的控制,由於市場上對這項工藝的控制主要來自於加工人員所掌握的經驗,使得此類技術的可擴展性受限,從而制約了此技術的產業化前景。

根據3D科學谷的市場觀察,近日,安世亞太與中科煜宸聯合開發的面向金屬增材製造定向能量沉積工藝的專業工藝仿真軟件AMProSim-DED正式發佈。使得我國在激光近淨成形制造LENS技術的可擴展性方面實現了華麗升級。

提升成功率和質量

激光近淨成形制造LENS技術的市場應用領域除了零件的修復,還包括大型結構件的製造,如飛機結構件一體化製造(翼身一體)、重大裝備大型鍛件製造(核電鍛件)、難加工材料及零件的成形、高端零部件的修復(葉片、機匣的修復)等傳統鍛造技術無法做到的領域。當然,隨著這一技術在工藝控制方面走向成熟,其應用的想象空間將更大。

根據航空製造網,激光近淨成形制造LENS金屬3D打印技術特點突出,即無需模具的自由近淨成形,且全數字化、高柔性,打印的零件材質全緻密、沒有宏觀偏析和縮松,具有較高的性能等。利用激光近淨成形制造LENS技術製造航空用盤型零件材料利用率高達2/3,遠遠高於鍛造和鑄造,而設計修改時間、加工循環週期、返修率、費用均較低。採用該技術製造的Ti6Al4V、316L不鏽鋼、Inconel625合金拉伸性能均優於鍛件。

高材料利用率、較短製造週期且能兼顧複雜的結構和很高的力學性能,又可實現多種材料任意複合,滿足對構件各部位性能要求顯著不同的場合,對急需解決的研製任務又能快速響應,由此可見激光近淨成形制造LENS金屬3D打印技術在航空製造領域的優點非常明顯。

而隨著航空工業的不斷髮展,追求高推比飛機的同時,更加註重飛機整體質量的穩定性。故在航空製造中,追求質量的穩定尤為重要。由於金屬3D打印技術發展時間較短,產業鏈及商業化應用體系不健全,未形成適用於航空製造的質量控制規範,如金屬3D打印的工藝規範、驗收標準、檢測標準等,無法確保質量的一致性及穩定性。

為了解決質量的一致性與穩定性,面向增材製造3D打印的工藝模擬軟件近年得到了越來越多的應用,利用模擬仿真軟件可以對打印過程進行有針對性的調整、優化,減少試錯,降低成本,提升3D打印成功率和打印質量。

目前市場上的各種增材製造工藝仿真軟件各有側重點,但忽略了工藝路徑對3 D打印成功的影響非常之大,而市場上不同行業的用戶對包含工藝路徑的增材製造工藝仿真的需求卻越來越高;此外,考慮到熱源作用下,熔池附近的材料經歷反覆的熔融凝固過程,該物理過程對製件溫度場也有根本影響。

预测应力和变形,优化工艺参数,安世亚太发布增材工艺仿真软件AMProSim-DED


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