«Проблема никогда не бывает в детях. Они рождаются учёными. Проблема всегда во взрослых. Они выбивают из детей любопытство».
© Нил Деграсс Тайсон
В ходе совместной работы с другими специалистами по аддитивным технологиям нам необходимо было достичь наилучшей поверхности на синтезируемом материале. Тогда по результатам работы была опубликована статья «Особенности формирования поверхности в методе селективного лазерного сплавления». В этой публикации мы подойдём к той же самой проблеме с точки зрения контурных карт.
Из-за того, что контурная карта (heatmap, ternary map) ассоциируются у нас с уроками географии в школе, многие забывают, что они как форма визуальной репрезентации являются серьёзным исследовательским инструментом. Как правило, при отработке (или разработке) режима синтеза поверхности область варьируемых параметров сужается до мощности лазерного луча, P (Вт) и скорости сканирования лазера (V, мм/с). Далее идёт несложный поиск оптимального результата по уровню шероховатости поверхности (RA, мкм). В нашем случае благодаря контурным картам мы смогли посмотреть «сверху» на происходящий процесс, предугадать искомое и заложить возможности для последующего развития.
Для простоты в качестве исследуемой области мы выбрали квадрат (рисунок 1), сформированный следующими границами (координатами): P = 100, 350 Вт и V = 300, 2000 мм/с, также задав центр треугольника и ещё пару-тройку точек для уточнения[1]
Рис.1
И наши результаты оказались достаточно интересными (рисунок 2).
Рис. 2
Однако, так как мы смотрели на процесс «сверху», дальнейший процесс разработки не представлял сложности. В конечном итоге мы собрали область вида (рисунок 3) и следующие результаты (рисунки 4 и 5).
Рис. 3
Рис. 4. Поверхность DownSkin.
Рис. 5. Поверхность UpSkin.
Что же нам дали эти «контурные карты»? На самом деле дальнейшее также зависит от вашего воображения: если вам необходима деталь с максимально высоким качеством поверхности, выбирайте наилучшие результаты с обеих карт. Требуется деталь, которая напечатается максимально быстро? Опять же, сравнивайте обе карты и выбирайте наилучшие показатели. Конструктив, требования к поверхности, объём и скорость производства, требования к самой детали и т.д., всегда дают нам, как производителю, возможность быть гибкими относительно наших внутренних затрат, конкуренции на рынке и качества поставляемых изделий. Проведённая исследовательская работа в долгосрочной перспективе обеспечит специалистам по аддитивным технологиям гибкость в последующей работе с этим материалом и закладывает дальнейший фундамент для развития.
Все теоретические выкладки и гипотезы приведены в оригинальной статье [2].
Благодарность Д.И. Сухову и А.М. Рогалёву за эту проделанную совместную работу.
[1] На самом деле всё тривиально, на платформу помещалось 8 образцов, затем на основе «эмпирического опыта» были выбраны потенциальные три точки, которые могут дать оптимальный результат.
[2] Bakradze, M. M., A. M. Rogalev, Dimitry Sukhov and Garegin Grigorovich Aslanian. “Special Features of Formation of Surface by Selective Laser Melting.” Metal Science and Heat Treatment 64 (2022): 108-116.
