Návrh podpůrných struktur pro díly z materiálu Inconel 718

Abstract

Táto diplomová práca sa zaoberá návrhom podporných štruktúr pre výrobu dielov z materiálu niklovej superzliatiny IN718 technológiou Selective laser melting (SLM). Cieľom práce je navrhnúť podpornú štruktúru tak, aby technologické problémy (nadmerné deformácie diela v dôsledku vysokých zvyškových napätí a nedostatočný odvod tepla) boli eliminované a zároveň nahradila použitie masívnej objemovej štruktúry, ktoré je neefektívne z hľadiska návrhového a výrobného času, spotrebovaného materiálu a postprocessingu. Využitím termo-mechanických simulácii výroby a sériou experimentov bola analyzovaná mechanika zvyškových napätí v stavbe a kvantifikované konštrukčné prvky vybraných podporných štruktúr (perforovaná bloková s pinmi, BCCZ s perforovanou kontúrou) a navrhnuté konštrukčné odporúčania. Funkčná vzorka bola testovaná návrhom konkrétnych podporných štruktúr pre turbínové koleso s následnou výrobou. Podporná štruktúra zabezpečila bezpečnú, úspešnú výrobu bez výskytu potenciálnych problémov a splnila požiadavku minimalizácie spotreby materiálu efektívnou rozsiahlou perforáciou štruktúry.

This master thesis deals by the design of support structures for the production of parts made of nickel superalloy IN718 using selective laser melting (SLM). The aim of this work is to design a support structure so that technological problems (excessive deformation of the part due to high residual stresses and insufficient heat dissipation) are eliminated and replace the use of massive volume support, which is inefficient in terms of design and production time, consumed material and postprocessing. Mechanical behaviour of residual stresses of built component, design points of selected support structures (perforated block with pins, BCCZ with perforated contour) and design recommendations were quantified by using thermo-mechanical simulations of production and series of experiments. The functional sample was tested by designing specific support structures for the turbine wheel with subsequent production. The support structure ensured safe, successful production without potential problems and met the requirement to minimize material consumption through effective large-scale perforation of the structure.