ГОСТ Р 70242-2022 Аддитивные технологии. Изготовление металлических изделий методом прямого подвода энергии и материала. Общие рекомендации по проектированию и изготовлению

     5.8 Ограничения при изготовлении конструктивных элементов

Некоторые конструктивные элементы могут иметь потенциальные ограничения технологичности их изготовления. К ним относят выступы, элементы типа "арка" и пересечения стенок. Ограничения технологичности могут быть связаны, например, со ступенчатым эффектом, приводящим к шероховатости поверхности, или с геометрическими характеристиками детали, обуславливающими ограничение доступа печатающей головки.

5.8.1 Выступы

Не все выступы могут быть изготовлены. Возможность выполнения выступа зависит от многих факторов, включая конфигурацию выступа, конструкцию установки прямого подвода энергии и материала и количество степеней свободы, а также конструкцию наплавочного сопла (сопло для систем порошковой наплавки; сварочная горелка для систем с проволочной наплавкой). В случае системы порошковой наплавки чаще всего предпочтительнее повернуть подложку и оставить наплавочное сопло в вертикальном положении. Если невозможно повернуть подложку, на этапе проектирования детали необходимо учитывать максимальный угол наклона сопла. В случае системы проволочной наплавки, как правило, следует повернуть подложку или деталь для того, чтобы получить горизонтальную плоскость построения. Наплавочное сопло можно наклонять под разными углами, не превышающими максимальный угол наклона для данного вида оборудования, во избежание проблем при изготовлении.

При изготовлении выступов необходимо обеспечить отвод тепла, поскольку их характеристики теплопередачи будут отличаться от тех областей в объеме детали, где тепло отводится через подложку. Указанные факторы влияют на достижение заданной геометрической формы и на микроструктуру материала.

5.8.2 Элементы типа "арка"

Элементы типа "арка" - это элементы, которые соединяют только на более поздних этапах процесса построения, образуя единую часть. На этапе проектирования следует учесть, как это соединение будет реализовано. Такие формы, как перевернутая V-образная часть, не является характерной для прямого подвода энергии и материала, так как область вершины, вероятно, будет иметь некоторые ошибки формы. Детали, которые являются стабильными с точки зрения их общей конструкции, могут быть нестабильными в процессе построения (см. рисунок 8).

Рисунок 8 - Элементы типа "арка" (слева) и выступ a (справа) при объединении в деталь P по оси z

5.8.3 Пересечение стенок

Как показано на рисунке 7, пересечения стенок являются значимым видом элементов. Если при построении двух пересекающихся стенок используют параметры процесса, одинаковые для всего процесса, около точки пересечения стенок будет нанесено вдвое больше металла, что приведет к образованию приподнятого участка. Параметры процесса могут быть скорректированы, или могут быть использованы альтернативные траектории для компенсации. При проектировании необходимо учитывать, что пересечения стенок могут вызвать проблемы с технологичностью производства изделия.

5.8.4 Ступенчатый эффект

Для обеспечения управлением послойного наращивания трехмерную геометрию детали перед производством преобразуют в серию нанесенных слоев с дискретными шагами в направлении построения. Возникающую ошибку, вызванную отклонениями слоев по сравнению с исходной геометрической формой, описывают как ступенчатый эффект. Степень ступенчатого эффекта во многом зависит от толщины слоя (см. рисунок 9).