Η DED-LB/W είναι εγγενώς μια διαδικασία με πολύπλοκα χαρακτηριστικά, όπως οι επαναλαμβανόμενοι θερμικοί κύκλοι θέρμανσης-ψύξης, η ταχεία στερεοποίηση και οι αλληλεπιδράσεις δέσμης λέιζερ-συρμάτων-περιοχής τηγμένου υλικού (melt pool), που έχουν άμεση επίδραση στις ιδιότητες του εναποτιθέμενου υλικού.

Ο καθορισμός των παραμέτρων της διεργασίας που παρέχουν σταθερή γεωμετρική ακρίβεια και ιδιότητες υλικού είναι πολύ δύσκολος και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη γεωμετρία του τεμαχίου (λεπτότοιχο ή με «γεμάτη» εσωτερική γεωμετρία). Επιπλέον, όταν το υλικό που χρησιμοποιείται για την εναπόθεση αλλάζει, ο κύκλος του καθορισμού του παραθύρου διεργασίας ξεκινά εκ νέου.

Οι εταίροι του HybridR αναγνωρίζουν ότι για τη βιομηχανική αποδοχή της προσθετικής κατασκευής πρέπει να δημιουργηθούν γνώσεις σχετικά με τη διαδικασία που θα βοηθήσουν τους τελικούς χρήστες να καθορίσουν γρήγορα τις κατάλληλες παραμέτρους της διαδικασίας για την εφαρμογή τους. Για το σκοπό αυτό, οι εταίροι του HybridR καθόρισαν μια τυποποιημένη διαδικασία για την ανάπτυξη του φακέλου λειτουργίας της κατεργασίας, με στόχο την ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου αριθμού πειραματικών δοκιμών (και, κατά συνέπεια, του κόστους και του χρόνου της όλης διαδικασίας).

Single Tracks

Η ανάπτυξη του φακέλου λειτουργίας ξεκινά με την εναπόθεση single tracks, τα οποία είναι απλές γραμμές εναποτιθέμενου υλικού. Εξετάζονται διάφοροι συνδυασμοί παραμέτρων της διαδικασίας (ισχύς λέιζερ, ταχύτητα ρομπότ, ταχύτητα τροφοδοσίας υλικού). Για την ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου αριθμού πειραμάτων χρησιμοποιούνται τεχνικές πειραματικού σχεδιασμού (Design of Experiments). Η στατιστική ανάλυση των αποτιθέμενων single tracks παρέχει πληροφορίες σχετικά με την επίδραση των παραμέτρων της διεργασίας στις διαστάσεις των γραμμών (πλάτος και ύψος), τη διείσδυση στο υπόστρωμα (με μετρήσεις με μικροσκόπιο στη διατομή των γραμμών) και τη συνολική σταθερότητα της διεργασίας (με δεδομένα από συστήματα παρακολούθησης). Το αποτέλεσμα είναι ένα πρώτο σύνολο παραμέτρων διεργασίας που παρέχουν τα αναμενόμενα αποτελέσματα όσον αφορά τη σταθερότητα της διεργασίας και την ποιότητα του εναποτιθέμενου υλικού.

Λεπτότοιχες γεωμετρίες

Χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους που προσδιορίστηκαν από τα single tracks, αυτές μεταφέρονται στην κατασκευή γεωμετριών με λεπτά τοιχώματα (1-4 τοιχώματα). Οι γεωμετρίες λεπτών τοιχωμάτων είναι ιδιαίτερα δύσκολες όσον αφορά τη συσσώρευση θερμότητας, αλλά αποτελούν μία από τις κύριες εφαρμογές-στόχους του DED-LB/W. Έτσι, είναι εξαιρετικά σημαντική η βελτιστοποίηση του φακέλου λειτουργίας σε αυτούς τους τύπους εξαρτημάτων. Σε αυτό το βήμα, αξιολογούνται οι παράμετροι διεργασίας από τα single tracks μαζί με το ύψος στρώσης, την επικάλυψη μεταξύ κάθε τοιχώματος (σε εξαρτήματα με πολλαπλά τοιχώματα) και τον χρόνο ψύξης μεταξύ των στρώσεων. Σε αυτό το στάδιο εξετάζονται η σταθερή ανάπτυξη του τεμαχίου (χωρίς ρωγμές, υποχώρηση του υλικού, υπερβολική ή ελλιπή εναπόθεση), η σταθερότητα της διατομής και οι παραμένουσες τάσεις. Και πάλι, για την ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου αριθμού πειραμάτων χρησιμοποιούνται κατάλληλες μεθοδολογίες πειραματικού σχεδιασμού και στατιστικής ανάλυσης. Στο τέλος, επιτυγχάνεται ένα σύνολο παραμέτρων διεργασίας για λεπτότοιχα τεμάχια, το οποίο οδηγεί σε μειωμένο φάκελο λειτουργίας, σε σύγκριση με τα single tracks. Πέραν αυτού, σε αυτό το στάδιο εξετάζεται η δυνατότητα εναπόθεσης υλικού πάνω σε υπάρχοντα εξαρτήματα, ώστε να αξιολογηθεί η ικανότητα του εξοπλισμού να χρησιμοποιηθεί για επισκευή.

Πλήρως «γεμάτα» κομμάτια

Το τελευταίο στάδιο της φάσης ανάπτυξης της κατεργασίας είναι ο καθορισμός των παραμέτρων της τα πλήρως «γεμάτα» εξαρτήματα. Σε αυτά τα τεμάχια η εναπόθεση των εξωτερικών τοιχωμάτων και της εσωτερική δομή του κομματιού πρέπει να βελτιστοποιηθεί ταυτόχρονα. Οι παράμετροι διεργασίας από τα single tracks αξιολογούνται μαζί με το ύψος στρώσης και την επικάλυψη. Η σταθερή ανάπτυξη του τεμαχίου (χωρίς υπερβολική ή ελλιπή εναπόθεση, ρωγμές και πόρους) αποτελεί βασική προτεραιότητα. Επιπλέον, η επίδραση της επικάλυψης στις ιδιότητες του υλικού (π.χ. εφελκυσμός) μπορεί να εξεταστεί σε αυτό το στάδιο για κρίσιμες εφαρμογές, όπου η βελτιστοποίηση του βάρους είναι σημαντική, προκειμένου να μειωθεί η μάζα της εσωτερικής γεωμετρίας του κομματιού.

Όλα τα παραπάνω αποτελούν ένα σύνολο βέλτιστων πρακτικών που προέκυψαν κατά τη διάρκεια του έργου HybridR και μπορούν να ακολουθηθούν από τους τελικούς χρήστες του εξοπλισμού DED-LB/W για να βελτιστοποιήσουν γρήγορα τη χρήση του εξοπλισμού τους και να είναι σε θέση να εναποθέτουν εξαρτήματα υψηλής ποιότητας με συνέπεια.