Hvordan fungerer proceskontrol?

Inden for 3D-metalprintning, især inden for Wire-Laser Directed Energy Deposition (DED), spiller begrebet proceskontrol en afgørende rolle for at sikre optimale printresultater.

Det primære mål er at opretholde en delikat energibalance mellem substratet og tråden, hvilket er afgørende for at opnå nøjagtige printede objekter. Denne ligevægt, som påvirkes af afstanden mellem dysen og substratet, er der, hvor processtyringen kommer ind i billedet.

Meltio introducerer en innovativ processtyringsmekanisme, der proaktivt justerer fremføringshastigheden, og effektivt styrer forstyrrelser i smeltepuljens kontinuitet gennem dynamiske justeringer af fremføringshastigheden. Dette løbende tilsyn hjælper betydeligt med at forudse almindelige printfejl og sikrer dermed fejlfri printresultater.

INDHOLDSFORTEGNELSE

1. Den ideelle trykproces
2. Proceskontrol
   1. Reguleringsalgoritme med lukket sløjfe
3. Konklusion

Ideel udskrivningsproces

For at sikre en stabil proces er det afgørende at opretholde energibalancen mellem grundmaterialet (substratet) og tråden. Afvigelser fra denne balance kan føre til procesfejl, som dryp fra overskydende energi eller substrat-absorberet energi, der forårsager stubbing.

Med en fast laservinkel påvirkes denne energibalance primært af afstanden mellem dyse og substrat (arbejdsafstanden). Når denne afstand bliver for stor, rettes energien mod tråden, og der er risiko for uønsket drypning. Omvendt, hvis denne afstand bliver for lille, spredes energien i substratet, hvilket fører til energitab.

Processen involverer tre trin:

1. Ekstrudering: Tråden strækker sig, indtil den kommer i kontakt med byggepladen, og aktiverer lasere ved trykregistrering.
2. Aflejring: Laserne opvarmes til det angivne effektniveau, og tråden ekstruderes med en bestemt hastighed, mens printet bevæger sig gennem akserne.
3. Tilbagetrækning: Laserne slukkes, og tråden trækkes tilbage. Der udføres en aksebevægelse uden at ekstrudere nogen tråd. Processen genoptages derefter med ekstruderingstrinnet.

Proceskontrol

Kernen i Meltios innovation er tilgangen til proceskontrol. Dette system involverer konstant realtidsovervågning af den elektriske kontinuitet mellem sengen (V-) og hovedet (V+) under printaflejringsprocessen. Ved løbende at overvåge kontinuiteten kan det identificere eventuelle aflejringsmangler i den del, der printes, da det har øjeblikkelig synlighed i kontinuiteten gennem hele printprocessen.

Systemets evne til at opdage afbrydelser i smeltebadets kontinuitet fungerer som en afgørende indikator for materialemangel, hvilket efterfølgende udløser hurtige justeringer i fremføringshastigheden for at sikre præcis genopfyldning.

Når processtyringen er deaktiveret, og aflejringsberegningerne ikke er nøjagtige, er der stor sandsynlighed for, at der opstår printproblemer som drypfejl eller ufuldstændig materialeaflejring, hvilket resulterer i huller, porøsitet og andre lignende uoverensstemmelser. Men med en korrekt konfigureret proceskontrol, Meltio-systemet straks registrere og rette eventuelle fejl i det efterfølgende lag, hvilket sikrer præcis og fejlfri udskrivning.

2.1. Algoritme til lukket kredsløbskontrol

Kontrolalgoritmen med lukket sløjfe indeholder en kontinuerlig feedback-mekanisme der konstant opdaterer controlleren med information om kontinuiteten mellem deponeringshovedet og printersengen. Baseret på disse realtidsdata kan controlleren foretage justeringer af fremføringshastigheden eller lasereffekten efter behov.

Når der registreres afbrydelser, overtager en controller hurtigt kontrollen over fremføringshjulets printeffekt og deponeringshastighed. Dette giver mulighed for en hurtig forøgelse af det materiale, der tilføjes til det specifikke område, hvor diskontinuiteten blev registreretalt sammen inden for få millisekunder. Når den elektriske kontinuitet er genoprettet, genoptages deponeringsprocessen problemfrit.

Konklusion

I modsætning til konventionelle 3D-printsystemer til metal omfatter Meltios innovative tilgang brugen af svejsetråd sammen med et avanceret koaksialt deponeringshoved med seks omgivende lasere. Denne synergi giver naturligvis processen en høj grad af kontrol.

Eventuelle afvigelser fra den ideelle proces kompenseres straks gennem omhyggeligt testede sensorer og aflæsninger inden for Meltios F&U-ramme, hvilket eliminerer behovet for, at kunderne indarbejder yderligere enheder, teknisk ekspertise eller detaljerede overvågningsopsætninger.

Desuden spiller processtyringssystemet en central rolle i proaktiv håndtering af de mest udbredte defekter i wire-laser DED 3D-print. Denne fremadrettede indgriben er rettet mod problemer som dryp, balling, overbygning, indsnævring og stubbe, hvilket sikrer en glattere og mere selvsikker printrejse.