Metalowy słupek drukujący 3D-Porównanie przetwarzania: która metoda wykańczania jest odpowiednia dla Twojej części?

Po dostarczeniu część wyglądała idealnie. - czyste powierzchnie, dokładne wymiary zewnętrzne i gotowa do montażu. Trzy dni później, podczas testów funkcjonalnych, pękł pod umiarkowanym obciążeniem. Awaria nie była spowodowana złym projektem lub błędami w druku. Stało się tak, ponieważ w celu „oszczędności czasu” pominięto krytyczne etapy-przetwarzania końcowego, takie jak odprężanie.

W innym przypadku klient zapłacił premię za HIP za części prototypowe, które wymagały jedynie podstawowych testów funkcjonalnych -, co zwiększyło budżet o 40% bez wymiernych korzyści.

Dzięki drukowi 3D metalu otrzymasz tę część. Dzięki-przetwarzaniu końcowemu otrzymujesz część, która faktycznie działa - tak długo, jak to konieczne. Ale skoro jest tak wiele dostępnych opcji, skąd wiesz, których faktycznie potrzebuje Twoja część -, a za które płacisz niepotrzebnie?

Dlaczego-przetwarzanie końcowe nie jest opcjonalne w przypadku druku 3D z metalu

To, co wychodzi z drukarki, to dopiero początek

Po-zbudowaniu metalowe części drukowane w 3D zazwyczaj wiążą się z kilkoma wyzwaniami:

Chropowatość powierzchni Ra 6–20 µm (znacznie powyżej wymagań większości zastosowań)

Wysokie naprężenia szczątkowe (400–600 MPa w częściach 316L SLM)

Porowatość wewnętrzna 0,1–2%

Anizotropia (natężenie w kierunku Z-często 15–30% mniejsze niż w kierunku XY)

Konstrukcje wsporcze, które należy usunąć

Krótko mówiąc, prawie 100% metalowych części drukowanych w 3D wymaga co najmniej niektórych metalowych części do druku 3D po obróbce końcowej, aby stały się użyteczne. Dlatego to, jaka obróbka końcowa jest potrzebna do druku 3D w metalu, jest jednym z najczęstszych pytań, jakie otrzymujemy od klientów.

Ukryty koszt pominięcia-przetwarzania końcowego

Pomijanie kluczowych kroków, takich jak odprężanie, często prowadzi do awarii części podczas testowania lub serwisu. Z naszego doświadczenia wynika, że ​​wynikające z tego przeróbki, wycofania projektów lub opóźnienia w projektach mogą kosztować 5–10 razy więcej niż prawidłowe-przetwarzanie końcowe za pierwszym razem. Na przykład nieobrobione części tytanowe SLM zwykle wykazują o 30–50% krótszą trwałość zmęczeniową w porównaniu z prawidłowo przetworzonymi. Każdy doświadczony partner w zakresie pełnego przetwarzania końcowego w drukarni 3D w metalu powie Ci to samo: koszt pominięcia-obróbki końcowej jest prawie zawsze wyższy niż wykonanie tego od razu.

Jak myśleć o-przetworzeniu końcowym

Decyzje podejmowane po-procesie powinny być podejmowane na podstawie czterech kluczowych czynników:-użytkowania końcowego (wyświetlacz, test funkcjonalny lub certyfikowana produkcja), materiału, przepisów branżowych oraz budżetu/czasu realizacji.

Tabela 1:-Drukowanie 3D w metalu w stanie konstrukcyjnym Typowe problemy wymagające-przetworzenia końcowego

Metoda-obróbki końcowej-, odprężanie i obróbka cieplna

Co to jest i dlaczego jest to zwykle pierwszy krok

Usuwanie naprężeń polega na podgrzaniu części do określonej temperatury, aby umożliwić złagodzenie naprężeń wewnętrznych. Jest to najczęstszy i podstawowy etap-przetwarzania końcowego.

Typowe parametry:

Stal nierdzewna 316L: 650 stopni / 2 godziny / chłodzenie w piecu

Ti-6Al-4V: 730 stopni / 2 godziny / chroniony argonem

AlSi10Mg: obróbka T6 (roztwór + starzenie)

Efekty obejmują redukcję naprężeń szczątkowych o 50–80% i poprawę wydłużenia o 50–100%.

Kiedy wystarczy sama obróbka cieplna

Zwykle wystarcza w przypadku przemysłowych części funkcjonalnych,Części metalowe samochodowe drukowane w 3Di ogólne elementy mechaniczne. Często nie wystarcza to w przypadku części z certyfikatem lotniczym lub implantów medycznych, które zazwyczaj wymagają HIP.

Typowe błędy w obróbce cieplnej, które niszczą część

Przegrzanie stopów aluminium powodujące zgrubienie ziaren i utratę wytrzymałości (spadek do 15–25%).

Zbyt-szybkie chłodzenie, powodujące nowe naprężenia termiczne.

Brak ochrony tytanu przez gaz obojętny, prowadzący do utleniania powierzchni.

W jednym wspieranym przez nas projekcie prototypowania samochodów niewłaściwe szybkości chłodzenia AlSi10Mg doprowadziły do ​​nieoczekiwanych zniekształceń, które wymagały pełnego ponownego wydruku.

Post-Metoda przetwarzania - Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP)

Jakie działanie HIP zapewnia obróbka cieplna, której nie można wykonać

HIP przykłada jednocześnie wysoką temperaturę (1000–1200 stopni) i ciśnienie izostatyczne (100–200 MPa), aby zapaść wewnętrzne puste przestrzenie. Porowatość spada z 0,5–2% do prawie zera, a trwałość zmęczeniowa często poprawia się 2–4 razy. Ti-6Al-4V poddany obróbce HIP-zwykle wykazuje o ~35% wyższą wytrzymałość zmęczeniową.

Kto potrzebuje HIP, a kto nie

HIP jest niezbędny w przypadku podstawowych struktur lotniczych, implantów medycznych i komponentów wysokociśnieniowych. Zwykle nie jest to konieczne w przypadku prototypów wizualnych lub-niekrytycznych części funkcjonalnych.

Kontrola kosztów i czasu realizacji HIP w rzeczywistości

HIP zazwyczaj dodaje 30–60% kosztów i 3–7 dni czasu realizacji w porównaniu z podstawową obróbką cieplną. Przy projektowaniu należy uwzględnić niewielki skurcz wymiarowy (0,1–0,3%).

Tabela 2: Wyżarzanie odprężające a pełne wyżarzanie i szybkie porównanie HIP

Post-Metoda przetwarzania- Obróbka CNC po drukowaniu 3D metalu

Dlaczego druk 3D i obróbka CNC są lepsze razem niż osobno

Obróbka CNC po drukowaniu 3D metalu łączy w sobie to, co najlepsze z obu światów: dodatek dla złożonych cech wewnętrznych i odejmowanie dla-precyzyjnych współpracujących powierzchni. Może poprawić wymiary krytyczne z ±0,1–0,2 mm (-na wydruku) do ±0,01–0,05 mm.

Które powierzchnie zazwyczaj wymagają CNC po wydrukowaniu

Skoncentruj CNC na gwintach, powierzchniach uszczelniających, otworach łożysk i precyzyjnych funkcjach ustalania. Projektować z naddatkiem na obróbkę w tych obszarach 0,3–0,5 mm.

Projekt dla CNC-Po-drukowaniu O czym należy pomyśleć od razu

Zawsze informuj dostawcę, które powierzchnie są funkcjonalne, a które kosmetyczne. Zmienia to zarówno strategię drukowania, jak i plan-przetwarzania końcowego.

Post-Metoda obróbki- Wykańczanie powierzchni (polerowanie, piaskowanie, elektropolerowanie)

Śrutowanie - Uniwersalny pierwszy krok w przygotowaniu powierzchni

Piaskowanie kulką szklaną usuwa linie warstw i tworzy jednolitą podstawę, zmniejszając Ra z 12–20 µm do 3–6 µm, zapewniając jednocześnie zalety lekkiego-śrutowania.

Polerowanie mechaniczne - dla powierzchni widocznych i przy wysokich wymaganiach Ra

Nadaje się do estetycznych prototypów i widocznych komponentów. Osiągalny Ra 0,2–1,6 µm.

Elektropolerowanie - Profesjonalny wybór w przypadku części medycznych i spożywczych-

Elektropolerowanie zapewnia jednolite Ra 0,1–0,4 µm, usuwa mikro-naprężenia i pasywuje powierzchnię. Jest często wymagany w zastosowaniach medycznych i-kontaktowych z żywnością.

Obróbka przepływowa ścierna (AFM) - Rozwiązanie dla kanałów wewnętrznych

AFM jest idealny do polerowania złożonych kanałów wewnętrznych w wymiennikach ciepła i elementach lotniczych.

Tabela 3: Porównanie metod wykańczania powierzchni części metalowych drukowanych w 3D

Metoda przetwarzania końcowego- - Pasywacja i obróbka chemiczna

Pasywacja usuwa wolne żelazo i tworzy ochronną warstwę tlenku na stali nierdzewnej, znacznie poprawiając odporność na korozję. Stopy tytanu i niklu często wymagają czyszczenia chemicznego w celu usunięcia tlenków.

Metoda-obróbki końcowej - Śrutowanie i mechaniczne wzmacnianie powierzchni

Śrutowanie wprowadza korzystne naprężenia ściskające, które poprawiają trwałość zmęczeniową. Jest często określany w normach lotniczych i motoryzacyjnych. Laserowe śrutowanie uderzeniowe zapewnia jeszcze głębsze efekty w przypadku kluczowych komponentów.

Skontaktuj się teraz

Branża-Specyficzne-wymagania dotyczące przetwarzania końcowego

Lotnictwa i Obrony

Wymaga odprężania, HIP dla konstrukcji podstawowych, CNC na współpracujących powierzchniach i pełnego NDT. Ponad 70% metalowych części lotniczych AM poddawanych jest HIP (raport Wohlersa 2023).

Automobilowy

Prototypy zazwyczaj wymagają obróbki cieplnej + CNC na powierzchniach funkcjonalnych. Części produkcyjne mogą dodawać HIP do komponentów silnika.

Urządzenia medyczne

Wymaga HIP w przypadku implantów, elektropolerowania + pasywacji i obszernej walidacji. W naszej pracy z klientami medycznymi właściwe-przetwarzanie końcowe było kluczem do przejścia audytów FDA i ISO 13485.

Koszt i czas realizacji

Przetwarzanie końcowe-zazwyczaj stanowi 25–55% całkowitego kosztu projektu. Producent druku 3D z przezroczystego metalu z wykończeniem szczegółowo przeanalizuje koszty i terminy realizacji.

Przetwarzanie końcowe-nie jest dodatkiem-doUsługa druku 3D w metalu- to krytyczny krok, który przekształca wydrukowany kształt w niezawodną część o-wydajności. Wybór właściwej kombinacji może zadecydować o sukcesie projektu lub kosztownej porażce.

Na następnyCzęści lotnicze i kosmiczne do druku 3D z metalulub projektu metalowych części samochodowych drukowanych w 3D, prześlij swoje pliki i wymagania do bezpłatnej recenzji DFM z pełnymi zaleceniami po-przetworzeniu. Nasz pełny-zespół serwisowy zapewnia zoptymalizowane i potwierdzone wyniki od druku po gotową część.

Referencje

MarketsandMarkets 2024: Prognoza rynku metali AM i zintegrowanego-systemu przetwarzania końcowego do 2028 r.

Raport Wohlersa 2023: Wskaźnik wykorzystania HIP w przemyśle lotniczym i kosmicznym AM, statystyki użytkowania NDT

ASTM A967 / ASTM B912: Normy dotyczące pasywacji i elektropolerowania

ASTM F86: Standard obróbki powierzchni metalowych implantów chirurgicznych

AS9100D / NADCAP: wymagania dotyczące certyfikacji AM i certyfikacji w przemyśle lotniczym-przetwarzania końcowego

ISO 13485 / FDA 21 CFR Część 820: Wymagania dotyczące jakości po-procesie wytwarzania wyrobów medycznych

Dokumenty techniczne EOS GmbH / Trumpf:-dane dotyczące nieruchomości powykonawczych i wytyczne dotyczące-przetwarzania końcowego