Ce provocări apar în fabricarea aditivă cu Inconel 718 și cum pot fi rezolvate?

Fabricarea aditivă Inconel 718 continuă să fie una dintre principalele evoluții din industrii precum cea aerospațială și energetică. Acest lucru se datorează în special rezistenței unice la căldură și rezistenței aliajului. Spre deosebire de prelucrarea obișnuită, fabricarea aditivă Inconel 718 are avantajul construirii pieselor strat cu strat. Această capacitate îi permite producerea pieselor cu designuri și geometrii extrem de complexe. Totuși, aceste designuri și geometrii foarte complexe implică anumite provocări specifice în cadrul fabricării aditive Inconel 718, care includ scăderea calității produsului, scăderea eficienței în timpul producției și probleme legate de gestionarea costurilor. Pe măsură ce tot mai multe industrii încep să utilizeze Inconel 718 aditiv pentru a fabrica componente de înaltă calitate, este esențial să se înțeleagă mai bine provocările ascunse pentru a le putea rezolva. Acest articol urmărește să rezolve provocările din procesul de fabricare aditivă Inconel 718.

Provocări legate de materialele utilizate în fabricarea aditivă Inconel 718

Una dintre provocările fabricării aditive Inconel 718 o reprezintă caracteristicile propriu-zise ale aliajului. Inconel 718 are o conductivitate termică ridicată, ceea ce duce la formarea unor structuri interne casante. Aceste defecte interne includ crăpături, porozitate și faze casante. Calitatea pulberii Inconel 718 influențează direct rezultatul procesului de fabricare aditivă, alături de morfologia pulberii. Factori precum pulberea neomogenă și contaminată sunt considerați una dintre principalele cauze ale problemelor de aderență între straturi.

Pentru a aborda aceste probleme, se recomandă ca producătorii să utilizeze pulbere de Inconel 718 cu înaltă puritate, având o distribuție specifică a dimensiunii particulelor între 15 și 45 de micrometri. Preîncălzirea platformei de construcție contribuie, de asemenea, la reducerea gradientelor termice și a posibilității de fisurare. Tratamentul termic de solubilizare și îmbătrânire, pe de altă parte, îmbunătățește proprietățile mecanice ale piesei după procesare și, după eliminarea fazei fragile, ajută la evitarea completă a problemei fazei fragile în fabricarea aditivă a Inconel 718.

Optimizarea Parametrilor de Proces în Fabricarea Aditivă a Inconel 718  

În cazul fabricației aditive din Inconel 718, parametrii procesului reprezintă o altă provocare majoră. Puterea laserului, viteza de scanare, înălțimea stratului și distanța între traseele de scanare sunt toți parametri care necesită o calibrare specifică, iar chiar și inexactități minore în acești parametri pot duce la defecte majore. De exemplu, o parte a laserului prea puternică poate cauza supratopirea, iar o viteză de scanare prea scăzută poate duce la fuziune incompletă. O soluție posibilă constă în utilizarea unor sisteme inteligente care oferă simulări și testarea variabilelor înainte de producția efectivă pentru producători. În cazul fabricației aditive moderne din Inconel 718, instrumentele de monitorizare în timp real ale altor sisteme avansate de fabricație permit urmărirea parametrilor și definirea unui raport de precizie pentru straturi. Acest control adaptiv quasi-automat al straturilor este facilitat de analiza în timp real a parametrilor și de controlul predefinit al acestora de către operatori. Procesul de fabricație aditivă din Inconel 718 poate fi, de asemenea, îmbunătățit prin precizia unor încercări de piese miniaturizate concepute pentru a defini parametri specifici.

Provocări ale controlului calității în fabricarea aditivă din Inconel 718

Una dintre provocările principale în fabricarea aditivă a materialului Inconel 718 o reprezintă asigurarea calității produsului. În timpul procesului de producție a pieselor realizate prin fabricare aditivă, defectele interne, inclusiv microfisurile și porozitatea, sunt extrem de dificil de identificat. Tehnicile de inspecție a calității sunt pur și simplu inadecvate pentru piesele complexe din Inconel 718 realizate prin fabricare aditivă. Pentru a remedia această situație, procesul ar trebui să includă tehnici NDT mai sofisticate, cum ar fi tomografia computerizată (CT) și tehnici de scanare ultrasonică. Aceste metode detectează defectele interne și asigură faptul că piesa respectă standardele cerute. În plus, implementarea unui sistem complet de trasabilitate a datelor ajută la urmărirea întregului proces de fabricare aditivă a materialului Inconel 718. Acest sistem este foarte orientat pe proces și facilitează urmărirea datelor privind procesul și rezultatele inspecțiilor. Această măsură preventivă va asigura faptul că defectele nu vor fi replicate în viitoarele procese de fabricare aditivă a materialului Inconel 718.

Provocările procesării post-operatorii în fabricarea aditivă cu Inconel 718

Procesarea post-operatorie în fabricarea aditivă cu Inconel 718 este foarte importantă și trebuie înțeleasă, deoarece vine cu anumite provocări. Trebuie înțeles că piesele trebuie prelucrate cu precizie după fabricare pentru a elimina structurile de susținere, pentru finisarea suprafeței și pentru tratamentul termic. Eliminarea structurilor de susținere de pe piese complexe din Inconel 718 este mai dificilă și consumatoare de timp, crescând în același timp riscul de deteriorare a piesei.

Structurile de susținere pot fi proiectate cu elemente de tăiere astfel încât procesarea post-operatorie să fie mai ușor de gestionat. De exemplu, structurile de susținere pot fi concepute cu „pene” subțiri care pot fi ușor eliminate. Suprafețele fabricate aditiv din Inconel 718 pot fi prelucrate ulterior pentru a deveni uniforme, folosind sisteme automate precum rectificarea robotică. Proiectările personalizate ale tratamentelor termice post-procesare reduc tensiunile reziduale din Inconel 718 obținut prin fabricare aditivă, îmbunătățesc proprietățile mecanice și evită adăugarea de căldură nedorită.

Concluzie: Depășirea provocărilor pentru avansarea fabricației aditive din Inconel 718

Beneficiile fabricației aditive din Inconel 718 în industriile de precizie multiplă sunt imense, iar provocările cu care se confruntă aceste industrii vor determina gradul de implementare. Depășirea provocărilor legate de achiziționarea materialelor prin investiții în pulbere de calitate, tratament termic și optimizarea parametrilor procesului prin senzori încorporați inteligenți, dezvoltarea sistemelor de control nevătămător și de trasabilitate pentru straturile de control al procesului, precum și automatizarea prelucrării post-procesare vor simplifica activitatea acestor industrii. Tehnologiile viitoare care integrează controlul strategic și automatizat al procesului vor îmbunătăți procesarea fabricației aditive din Inconel 718. Implementarea rapidă ca fulgerul a sistemelor proiectate va permite acestor industrii să realizeze fabricație avansată din Inconel 718 și să creeze piese complexe. Aceasta va promova industriile de precizie multiplă în domenii precum aerospace și energie.