Δημιουργία στρωματικών δομών με τεχνικές συγκόλλησης. Μηχανικές ιδιότητες

Abstract

Οι τεχνολογίες προσθετικής κατασκευής έχουν πλέον εδραιωθεί στους περισσότερους βιομηχανικούς κλάδους και αποτελούν ένα μεγάλο κομμάτι αυτών, αφού αρκετές διαδικασίες και λειτουργίες που στηρίζονταν σε συμβατικά μηχανήματα (CNC), έχουν αντικατασταθεί από σύγχρονες εφαρμογές τρισδιάστατης εκτύπωσης. Με τον όρο Προσθετική κατασκευή (Additive Manufacturing-AM), αποτυπώνεται μια τεράστια ομάδα τεχνολογιών όπου έχουν ως βάση τους την κατασκευή με εναπόθεση υλικού, σε διάφορες δομές και συστάσεις. Μέσω της χρήσης αυτών των μοντέλων λειτουργίας, επιτυγχάνονται καλύτερης ποιότητας τελικά προϊόντα σε μικρότερο χρόνο και ελαχιστοποιημένη χρήση υλικού. Αυτό συνεπάγεται με την μείωση του συνολικού κόστους και την βελτιστοποίηση της όλης διαδικασίας. Συγκεκριμένα, η χρήση προσθετικής κατασκευής σε συνεργασία με τις τεχνικές συγκόλλησης, δηλαδή με τη χρήση μεταλλικού σύρματος (Wire Arc Additive Manufacturing-WAAM), είναι μια διαδικασία που πραγματοποιείται μέσω ενός σχεδιαστικού προγράμματος, ενός κατευθυνόμενου μηχανήματος (π.χ. ρομποτικός βραχίονας) και της μηχανής συγκόλλησης (μηχανή εναπόθεσης υλικού). Με αυτόν τον τρόπο, γίνεται η τρισδιάστατη εκτύπωση, με σκοπό τη δημιουργία οποιουδήποτε μεταλλικού αντικειμένου. Παράλληλα δίνεται η δυνατότητα ελέγχου της όλης διαδικασίας με βάση τα θερμικά φορτία που αναπτύσσονται, μέσω αντίστοιχων προγραμμάτων. Με βάση αυτό, κρίνεται αναγκαία η έρευνα πάνω σε αυτό το κομμάτι, αφού ιδιότητες του μετάλλου όπως οι μηχανικές, καθιστούν καλύτερη ή χειρότερη την τελική ποιότητα του τελικού αντικειμένου. Με αυτόν τον τρόπο πραγματοποιείται η θεωρητική και πειραματική έρευνα της εργασίας πάνω στις τελικές ιδιότητες του μεταλλικού προϊόντος που θα αναπαραχθεί μέσω των τεχνικών συγκόλλησης, σε συνδυασμό με τα αντίστοιχα θερμικά φορτία που προκαλούνται κατά την κατασκευή. Για την ανάπτυξη της πειραματικής διαδικασίας θα χρησιμοποιηθεί σύρμα συγκόλλησης με προσθήκη καρβιδίων τιτανίου (TiC). Οι ιδιότητες και η δομή του συγκεκριμένου σύρματος είναι αρκετά καλές για τη κατασκευή αντικειμένων με μεγάλη αντίσταση σε φθορά, έτσι η μελέτη πάνω στο συγκεκριμένο σύρμα είναι απαραίτητη. Εφόσον είναι ικανό να ανταπεξέλθει σε διαδικασίες και λειτουργίες όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση, θα αποτελέσει κίνητρο για περαιτέρω μελέτη αλλά και ανάπτυξη διαδικασιών για ένταξη τέτοιων τεχνολογιών σε περισσότερους βιομηχανικούς τομείς για κατά παραγγελία ζήτηση, αλλά και σε μονάδες παραγωγής.