میٹل ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (AM) کے دوران سپورٹ کا اضافہ اور ہٹانا طویل عرصے سے ایک چیلنج رہا ہے۔ براہ راست میٹل لیزر سنٹرنگ (DMLS) کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے، ماڈل کو پرنٹنگ سے پہلے سپورٹ ڈھانچے کے ساتھ پہلے سے سیٹ کرنے کی ضرورت ہے تاکہ تھرمل تناؤ کی وجہ سے ہونے والی خرابی سے بچا جا سکے اور پگھلے ہوئے تالاب سے گرمی کو دور کیا جا سکے۔ یہ بریکٹ مجموعی طور پر ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ کا حصہ ہیں۔ تعمیر کے بعد، سپورٹ ڈھانچہ کو ختم کر دیا گیا اور ضائع کر دیا گیا. سپورٹ کے بغیر، ایک مخصوص جھکاؤ والے زاویے (عام طور پر 45 ڈگری کے ارد گرد) سے نیچے کینٹیلیورڈ ڈھانچے کو پرنٹ کرنا مشکل ہے، جو اکثر دھاتی 3D پرنٹنگ سسٹم کے صارفین کے لیے اختیارات کو محدود کر دیتا ہے، اور بہت سے آلات OEM اور اضافی مینوفیکچرنگ سافٹ ویئر کمپنیاں بھی لاتا ہے۔ ایک عظیم چیلنج.
مندرجہ بالا مسائل کو حل کرنے کے لیے، EOS کمپنی Additive Minds کے ماہرین نے اب بغیر سپورٹ ڈھانچے کے 3D پرنٹ شدہ پرزے تیار کرنے کے لیے مختلف پروسیس آپٹیمائزیشن تکنیک تیار کی ہیں، جیسے کہ سٹیٹر رِنگ، ہاؤسنگ، ٹربو پمپ، آئل ٹینک، ہیٹ ایکسچینجر، والوز اور امپیلر، جن میں سے بند امپیلر زیادہ عام معاملات میں سے ایک ہے۔ آپٹمائزڈ ڈیزائن سافٹ ویئر اور پیرامیٹر پیکجز کے ذریعے، EOS صارفین کو کنٹیلیور اور پلوں کو نچلے زاویوں پر پرنٹ کرنے کے قابل بناتا ہے (بعض اوقات صفر بھی)، جس کے لیے بہت کم یا کوئی مدد کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔
غیر تعاون یافتہ اضافی مینوفیکچرنگ پوسٹ پروسیسنگ مرحلے میں بھی کافی وقت بچاتی ہے، کیونکہ کسی اضافی سپورٹ کو ہٹانے کی ضرورت نہیں ہے۔ دستی طور پر ہٹانے کی صورت میں، اس سے ملازمین کا وقت اور توانائی دوسرے کام کے لیے بھی ضائع ہو جاتی ہے۔ سپورٹ سٹرکچر کے بغیر پرزہ جات بنانے سے بھی مادی فضلہ میں کمی آتی ہے، کیونکہ کچھ بھی نہیں پھینکا جاتا ہے اور پرزے اور سپورٹ ڈیزائن کے تمام پہلو ضروری ہیں۔ تاہم، یہ کوئی آسان عمل نہیں ہے، اور سافٹ ویئر ڈیزائن کے ماہرین اور مینوفیکچررز برسوں سے غیر تعاون یافتہ ڈیزائن کے چیلنج پر کام کر رہے ہیں۔
اس مضمون میں، یہ بنیادی طور پر دکھایا گیا ہے کہ کس طرح EOS کے ماہرین impeller کی تعمیر کے لیے غیر تعاون یافتہ طریقہ استعمال کرتے ہیں۔ منسلک یا کفن زدہ امپیلر بہت سی صنعتوں میں استعمال ہوتے ہیں اور وہ سائز، شکل، مواد اور کارکردگی کی ضروریات میں بڑے پیمانے پر مختلف ہوتے ہیں۔ منسلک امپیلر اکثر انتہائی حالات جیسے کہ تیز گردشی رفتار، انتہائی سنکنرن میڈیا، اور انتہائی درجہ حرارت کی وجہ سے مکینیکل بوجھ کا سامنا کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، خلائی راکٹوں میں ٹربو پمپ ایپلی کیشنز، مائیکرو ٹربائنز میں کمپریشن سسٹم، اور تیل اور گیس کی ایپلی کیشنز میں سمندری پانی کے پمپ۔
روایتی دھاتی 3D پرنٹنگ میں ڈیزائن کی ضروریات کو سپورٹ کریں۔
معاونت کے ساتھ 3D پرنٹ شدہ حصوں کو ڈیزائن کرنا اضافی مینوفیکچرنگ (AM) کے لیے ایک معیاری طریقہ رہا ہے۔ سپورٹ کی تعداد، سائز اور مقام کا تعین کئی عوامل سے کیا جاتا ہے:
پرنٹنگ کے دوران بقایا دباؤ 3D ماڈل کی خرابی کا سبب بن سکتا ہے۔ جسمانی طور پر اس اخترتی کو روکنے کے لیے معاونت شامل کی جا سکتی ہے۔
ریکوئٹر کی رکاوٹ اس حصے کی درمیانی تعمیر کو متاثر کر سکتی ہے اس حصے کو کمپن کر سکتی ہے یا نقصان پہنچا سکتی ہے، جس کے نتیجے میں کام ناکام ہو جاتا ہے۔ بریکٹ کا استعمال حصوں کو ریکوٹر کے کسی بھی اثر سے بچانے کے لیے کیا جاتا ہے۔
سپورٹ کے ذریعے حرارت کی منتقلی تعمیر کے عمل کے دوران حصوں کو ٹھنڈا ہونے اور تیزی سے اور زیادہ کامیابی کے ساتھ بننے کی اجازت دیتی ہے۔
اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ تھری ڈی پرنٹر پرزے بناتا اور کامیابی سے تیار کرتا ہے، سپورٹ ڈیزائن کو متاثر کرنے والی متعدد وجوہات پر غور کرنے کی ضرورت ہے، بشمول:
حصہ کی واقفیت اس بات کا تعین کرتی ہے کہ کتنے حصے کو سپورٹ کرنے کی ضرورت ہے۔ عام طور پر، اگر پرزے اس طرح پر مبنی ہوتے ہیں کہ سطح کا بڑا رقبہ بلڈ پلیٹ پر نہ ہو، تو اوپر والے عوامل کی تلافی کے لیے مزید مدد کی ضرورت ہوتی ہے۔
45 ڈگری یا اس سے کم کے اوور ہینگ کو عام طور پر سپورٹ ڈھانچے کی ضرورت سمجھا جاتا ہے۔
چینلز اور سوراخ بغیر سپورٹ کے بگڑ سکتے ہیں، ان کے سائز پر منحصر ہے اور آیا وہ غیر موثر طریقے سے مبنی ہیں۔
ماڈل ڈیزائن
صحیح مہارت اور تخلیقی مسائل حل کرنے کی مہارتوں سے لیس، EOS کی ٹیم نے بہترین نتائج کے ساتھ، "کم ڈِپس کو سپورٹ شامل کرنا چاہیے" کے پہلے سے تصور کو توڑتے ہوئے ماڈلز کو ڈیزائن اور بنانے کے لیے کامیابی کے ساتھ نئے طریقے تیار کیے ہیں۔ غیر تعاون یافتہ ڈھانچے اور DMLS عمل کی صلاحیتوں کو ظاہر کرنے کے لیے اس مضمون میں استعمال کیا گیا impeller EOS Additive Minds نے 150 mm کے قطر کے ساتھ 12 بلیڈوں کے ساتھ 10 ڈگری تک اوور ہینگ اینگلز کے ساتھ ڈیزائن کیا تھا۔
ممبر کی جھکاؤ کی سمت اور سپورٹ ڈھانچہ
امپیلر عام طور پر اندرونی سپورٹ سے بچنے کے لیے مائل واقفیت میں پرنٹ کیے جاتے ہیں کیونکہ انہیں ہٹانا مشکل ہوتا ہے۔ تاہم، اس سمت بندی کے نتیجے میں عام طور پر تعمیر کا طویل وقت ہوتا ہے، سطح کی ناہمواری ہوتی ہے، اور حصے کی گولائی متاثر ہوتی ہے۔ پلانر اورینٹیشن کئی فوائد پیش کرتا ہے، جیسے تعمیر کا کم وقت، بہتر گول پن اور درستگی، اور پورے حصے میں سطح کا زیادہ یکساں معیار۔ تاہم، کم اوور ہینگس کو عام طور پر بہت زیادہ سپورٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ موجودہ DMLS عمل کے لیے، 35 ڈگری سے کم کے بڑے اوور ہینگس کو سپورٹ کرنے کی ضرورت ہے۔ پگھلے ہوئے تالاب سے گرمی کو ختم کرنے کے لیے سپورٹ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ ریکوٹنگ فورسز اور اندرونی حصے کے دباؤ کی تلافی کی جا سکے۔
غیر تعاون یافتہ ڈیزائن کی اصلاح
EOS نمایاں طور پر جدید ماڈل ڈیزائن تکنیکوں کا فائدہ اٹھا کر اندرونی مدد شامل کرنے کی ضرورت کو کم کرتا ہے۔ اضافی مینوفیکچرنگ کے عمل کی ڈیزائن کی اصلاح بھی ایک اور اہم پہلو ہے جو پرنٹنگ کی کامیابی سے متعلق ہے۔ اگرچہ بنیادی طور پر ایڈجسٹ شدہ نمائش کی حکمت عملیوں کے استعمال کے ذریعے اندرونی مدد سے بچا جا سکتا ہے، بیرونی معاونت کے ڈھانچے کی اکثر ضرورت ہوتی ہے۔
اس آرٹیکل کے امپیلر کیس میں، ٹھوس فل کا استعمال کرنے کے بجائے، مضبوط پلیٹ فارم کنکشن کو یقینی بنانے اور تعمیر کے دوران خرابی کو روکنے کے لیے خود معاون محرابوں اور پتلی دیواروں کا استعمال کرتے ہوئے حصے کے نچلے حصے میں ترمیم کی گئی۔ یہ اعلی طاقت اور بہتر مشینی صلاحیت فراہم کرتے ہوئے روایتی اسٹینٹ کے مقابلے میں کم مواد کے استعمال کی اجازت دیتا ہے۔ امپیلر کا بیرونی قطر بند کر دیا جاتا ہے تاکہ تعمیر ہونے پر حصے کو زیادہ سختی فراہم کی جا سکے اور آؤٹ لیٹ کے کنارے پر جیومیٹرک درستگی کے نقصان کو روکا جا سکے۔ اس امپیلر کے لیے، ایک جدید ڈیزائن 15 فیصد مواد کی کمی کو قابل بناتا ہے، جب کہ مشین کے لیے موزوں اور خود کی مدد کرنے والا، بغیر کسی اندرونی تعاون کے۔
عمل کی اصلاح
امپیلر کو نام نہاد ہائی انرجی ڈاؤن سکن طریقہ (اوور ہینگنگ سطحوں کو بنانے کے لیے استعمال ہونے والی نمائش کی قسم) کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا ہے۔ بنیادی طور پر، یہ طریقہ دیگر DownSkin پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے لیزر پاور کو بڑھا کر DownSkin کی نمائش کی توانائی کی کثافت ان پٹ کو بڑھاتا ہے۔ یہ ایک بڑا لیکن زیادہ مستحکم پگھلنے والا تالاب پیدا کرتا ہے، خاص طور پر جب ڈھیلے پاؤڈر پر اوور ہینگس بناتے ہیں۔ یہ طریقہ بہت سے مواد کے لیے کامیابی کے ساتھ استعمال کیا گیا ہے جو اکثر امپیلر بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں (مثلاً Ti64، 316L، AlSi10Mg، In718، وغیرہ)۔
لہذا، اس بات کو یقینی بنایا جا سکتا ہے کہ تمام اہم زاویے اس بہتر پیرامیٹر سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں۔ دیگر غیر تعاون یافتہ ٹیکنالوجیز کے برعکس، ہائی انرجی DownSkin اپروچ تعمیر کی رفتار کو قربان نہیں کرتا اور اس لیے سپورٹ سے بچنے کے لیے کاروباری معاملہ۔
کسی بھی انسدادی اقدامات کی عدم موجودگی میں، اعلی توانائی والے ڈاؤن سکن طریقہ کے نتیجے میں گہرے ویلڈ پول کی وجہ سے ڈاؤن سکن کے علاقے میں زیڈ سمت میں بڑے حصے ہو سکتے ہیں۔ پرزوں کو پوسٹ پروسیسنگ کے ذریعے یا ڈیزائن کو ٹویک کرکے صحیح سائز میں ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ DownSkin بھی نسبتاً کھردری ہے، لیکن کھردرا پن یکساں ہے، جو بلک سطح کو ختم کرنے والی تکنیکوں جیسے ابریسیو فلو مشیننگ میں مدد کرتا ہے۔ اس میں بھی شاید ہی کوئی پوروسیٹی ہے (نیچے تصویر دیکھیں)، پوروسیٹی ڈاؤن سکن تک محدود ہے۔ لہذا، مجموعی طور پر مکینیکل خصوصیات متاثر نہیں ہوتی ہیں اور آپ اب بھی EOS کے تیار کردہ اعلیٰ معیار کے InFill عمل پر بھروسہ کر سکتے ہیں۔ لہذا، ایک ثانوی عمل جیسا کہ گرم آئسوسٹیٹک دبانے کی بھی ضرورت نہیں ہوتی ہے تاکہ کافی میکانکی خصوصیات حاصل کی جاسکیں۔
پوسٹ پروسیسنگ (ابریسیو فلو مشیننگ، اے ایم میٹلز)
کھرچنے والی بہاؤ مشینی سطح کو ختم کرنے کی ایک عام تکنیک ہے جو بہاؤ سے متعلق ایپلی کیشنز اور اندرونی جیومیٹریوں کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ کھرچنے والے میڈیا کو فکسچر میں رکھے ہوئے حصے کے ذریعے دھکیل دیا جاتا ہے۔ میڈیا میں کھرچنے والے ذرات بہاؤ کے راستے کے ساتھ سطح کو پیستے اور پالش کرتے ہیں۔ اندرونی سطح کی تکمیل کے لیے تیاری کے طور پر، بند بیرونی قطر کو AFM کے عمل کے لیے فکسچر کے لیے ایک کھلے، قطر اور حصے کی اونچائی کو ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے۔ پری مشیننگ کے بعد اس حصے کو کلیمپ کیا جاتا ہے اور رگڑنے والے میڈیا کو کلیمپ کی مدد سے اس حصے کے ذریعے دھکیل دیا جاتا ہے۔ AFM کے عمل کے بعد، impeller کو حتمی سائز میں مشین بنایا جاتا ہے۔
رگڑنے والی فلو مشیننگ (AFM) کے ساتھ آخری حصہ کا علاج کیا گیا
3D پرنٹنگ ٹکنالوجی کی مسلسل ترقی کے ساتھ، دھاتی 3D پرنٹ شدہ پرزے آخری صارف کی مارکیٹ کی طرف ترقی کرتے رہیں گے۔