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精益研发,SLM金属3D打印机的动密封仿真分析

时间:2019-01-16 20:34 来源:3D科学谷 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

      谈到选区激光金属熔化3D打印(市场上将其称为SLM, DMLS技术) ,目前在市场上获得产业化的应用包括GE的喷油嘴,西门子的叶片,宝马i8 Roadster电动汽车上的支架等零件。

       选区激光金属熔化3D打印技术在高附加值和个性化零件的制造方面具备很大的发展潜力,从合金的结晶控制,到零件的精密性和复杂性实现,3D打印不仅仅推动了工业再设计,还在零件生产和零件修复过程中节约了生产资源,并通过提高最终产品的性能,带来更大的产品生命周期价值。

那么激光熔化金属3D打印机要制造出更加合格的产品来,除了加强对金属3D打印工艺的前馈控制和过程中控制能力,能不能通过提高选区激光熔化金属3D打印设备的可靠性来最终获得产品质量的提升呢?本期,通过安世亚太基于Workbench的选区激光熔化金属3D打印机在常温工况下的动密封仿真分析来分享仿真在金属3D打印设备开发方面的作用。

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图片:获得产业化应用的选区激光熔化金属3D打印技术

block 密封的重要性

     选区激光熔化金属3D打印的过程首先是铺粉器将金属粉末铺至打印平台,然后激光器根据打印路径将金属粉末融化完成一层的打印,每完成一层的打印后,打印平台会下降一个层高的高度,直至形成一个完整的三维零部件,整个打印过程都在惰性气体环境中进行。选区激光熔化金属3D打印机是一套较为复杂的系统,主要有机械单元、光路单元、控制单元、工艺软件和保护气密性单元等组成。而密封在选区激光熔化金属3D打印机上应用较多,比如整个打印室的气密性、打印平台的密封等。

       密封一般分为静密封和动密封,静密封指的是被密封部位的两个偶合件之间不存在相对运动的密封;而动密封指的是被密封部位的两个偶合件之间存在相对运动的密封,动密封一般又分为旋转式动密封和往复运动式动密封。

选区激光熔化金属3D打印机的打印平台动密封设计是整个密封设计的重中之重,同时也是一个难点问题。如果打印平台的动密封设计不好,会严重影响金属3D打印机的打印质量和打印效果,同时也会影响密封圈的使用寿命。打印平台密封圈的更换是一项非常费时费力且较为繁琐的工作,因此对选区激光熔化金属3D打印机打印平台的动密封设计提出了更高的设计要求。

block 模型的建立

      某型号的选区激光熔化金属3D打印机的打印平台的剖面图见图1所示,打印平台结构主要有成型缸、打印台、打印连接托板、活塞基板以及密封圈等组成。

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图 1 选区激光熔化金属3D打印机的打印平台剖面图及动密封局部结构剖面图

       为了减小计算的工作量,本次计算模型采用2-D平面计算,对选区激光熔化金属3D打印机打印平台进行XOY平面内进行剖面处理,同时对本次计算的无关紧要的部件进行忽略处理。为加快模型计算收敛,只截取密封件周边部分结构进行分析。为了保证后期的计算收敛性,将成型缸沿着Y轴左移2mm,即将密封件与成型缸之间由原来的过盈配合改为了间隙配合,后期再计算的第一个载荷步将成型缸沿着Y轴右移2mm,模拟密封件与成型缸的装配实际关系,这样保证了仿真模型和实际的物理模型是吻合的。

(责任编辑:中国3D打印网)

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