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

     5.6 Экономия материала, экономическая и временная эффективность

Эффективность построения при помощи прямого подвода энергии и материала с точки зрения затрат материала и времени во многом зависит от ориентации построения, расположения подложки и последовательности построения. Доступны различные критерии оптимизации в зависимости от запланированного количества изделий.

Для сравнения эффективности различных вариантов построения и сравнения эффективности прямого подвода энергии и материала с традиционными производственными процессами используют КИМ.

На эффективность использования материалов влияют перечисленные далее факторы:

- для снижения количества наплавляемого материала подложку часто включают в конечную деталь. Данную возможность необходимо учитывать для того, чтобы повысить эффективность применения материалов. Следствием этого является то, что процессы прямого подвода энергии и материалов часто используют для выполнения элементов на деталях, изготовленных традиционным способом, тогда как традиционные производственные процессы привели бы к трудностям или чрезмерным затратам;

- возможность построения на обеих сторонах подложки из-за значительного количество тепла, которое вызывает остаточные напряжения;

- стратегии включения подложки в деталь и использования симметричных построений оказывают значительное влияние на выбор подходящей ориентации построения. Кроме того, разработчик может изменить конструкцию изделия, чтобы включить подложку, обеспечить симметричность конструкции и другие аспекты ориентации построения при проектировании детали, чтобы добиться экономии материала, экономической и временной эффективности;

- эффективность использования материала зависит от размера частиц порошка, диаметра проволоки, размера пятна, создаваемого источником энергии. Для того чтобы увеличить эффективность использования материала, размер пятна должен быть больше, чем диаметр газопорошковой струи в фокальной плоскости или диаметр проволоки;

- на этапе проектирования необходимо учитывать планирование и оптимизацию траектории перемещений печатающей головки. Оптимизированная траектория перемещений печатающей головки позволит обеспечить равномерное распределение тепла, чтобы микроструктура материала была гомогенизирована, а остаточные напряжения снижены;

- если необходимо изготовить большое количество единиц изделия, то пространство построения следует использовать как можно эффективнее. Детали должны быть ориентированы таким образом, чтобы минимизировать количество требуемых запусков построения. Если одни и те же детали ориентированы по-разному для более эффективного использования пространства, т.е. в результате получается конструкция, располагающая изделия под разными углами, то механические свойства могут варьироваться от детали к детали. При расположении деталей на подложке важно учитывать управление нагревом и охлаждением.

Примечание - Расположение нескольких деталей на подложке целесообразно в случае деталей маленького размера и при ожидании охлаждения наплавленных слоев. В обратном случае расположение нескольких деталей на одной подложке из-за холостых проходов печатающей головки (подводов) уменьшает производительность, увеличивает риск брака, усложняет электроэрозионную обработку;

- многие детали (особенно детали, спроектированые без учета особенностей процессов прямого подвода энергии и материала) требуют определенной ориентации, чтобы минимизировать использование поддерживающих структур и обеспечивать правильное построение. Поэтому изделия, предназначенные для аддитивного производства, должны быть спроектированы с учетом их ориентации в пространстве при изготовлении. Ориентация построения должна быть установлена при проектировании и указана в технической документации на изделие;

- оптимизированная траектория перемещений печатающей головки позволяет свести к минимуму простои установки и другие факторы неэффективности технологического процесса;

- проектировщики должны учитывать эффекты накопления тепла и охлаждения при проектировании деталей и их компоновке, особенно когда они влияют на время ожидания и другие задержки.