近日,中国科学院沈阳自动化研究所装备制造研究室在3D打印技术中的残余应力检测及控制等方面的研究取得了重要进展。通过实验验证,使残余应力控制效果更为完善,3D打印零件存在的变形、开裂等问题得到了明显改善。
3D打印技术以高能束作为移动热源,局部热效应使加工件和基板上产生残余应力,残余应力的控制问题严重制约着3D打印技术的发展和应用。沈阳自动化所装备制造技术研究室从2000年开始对3D打印技术中的残余应力检测及控制等方面进行研究。
在残余应力检测方面,科研人员提出了一套系统的专用于3D打印技术的残余应力测试方法,主要包括:零件内部三维应力复合测试方法、零件表层残余应力测试方法、基板残余应力测试方法及扫描转角等特殊部位残余应力测试方法等。并提出了残余应力经验预测公式,经过相关实验验证,公式拟合精度满足实际工作要求,具有较强的工艺指导意义。
在残余应力控制方面,科研人员通过分析3D打印加工工艺机理,提出了基于工艺优化及外场控制的复合残余应力控制方法,主要包括:优化扫描轨迹控制残余应力、基板预热以及基板冷却控制残余应力、低功率激光回火控制及在线去应力等。