Jaki jest główny cel-końcowej obróbki druku 3D z metalu?

1. Pozbycie się wad produkcyjnych: upewnienie się, że produkty spełniają kryteria jakościowe
Ponieważ druk 3D z metalu buduje warstwy, zawsze będą występować wady na powierzchni i wewnątrz obiektu. Jeśli problemy te nie zostaną rozwiązane, będą miały bezpośredni wpływ na działanie części i ich trwałość.

Naprawa wad powierzchniowych
Części drukowane często mają problemy na powierzchni, takie jak linie warstw, zadziory i resztki podpór. Na przykład chropowatość powierzchni drukowanych części ze stopu aluminium może sięgać nawet Ra10–20 μm, czyli znacznie więcej niż Ra1,6 μm w przypadku tradycyjnej obróbki. Metody obróbki powierzchni, w tym piaskowanie, polerowanie i szlifowanie, mogą sprawić, że powierzchnia będzie znacznie gładsza. Na przykład po piaskowaniu chropowatość powierzchni pewnej łopatki silnika lotniczego wzrosła z Ra15 μm do Ra3,2 μm. Dzięki temu pozbyliśmy się mikropęknięć powierzchniowych i zapobiegliśmy powstawaniu pęknięć zmęczeniowych na skutek koncentracji naprężeń.
Pozbycie się wewnętrznych wad
Metal drukowany w 3D może wykazywać wewnętrzne wady, takie jak pory i pęknięcia, jeśli proszek nie stopi się całkowicie lub gaz nie wydostanie się wystarczająco szybko. Technologia prasowania izostatycznego na gorąco (HIP) wykorzystuje środowisko o wysokiej-temperaturze i wysokim-ciśnieniu (zwykle 1000–1200 stopni i 100–200 MPa) w celu zmiany kształtu materiałów, zamknięcia porów wewnętrznych i zwiększenia gęstości z 98% do ponad 99,9%. Po tym, jak pewna firma produkująca urządzenia medyczne zastosowała obróbkę HIP do wydrukowania w 3D protez stawu biodrowego ze stopu tytanu, trwałość zmęczeniowa wzrosła z 10 ⁶ razy do 10 ⁷ razy, co spełniło międzynarodowe standardy.
2. Popraw wydajność materiałów: upewnij się, że wytrzymają trudne warunki pracy
Mikrostruktura metalowych części drukowanych w 3D różni się od elementów wytwarzanych w przeszłości i-konieczna jest obróbka końcowa, aby ogólnie działały lepiej.

Łagodzenie stresu resztkowego
Kiedy druk 3D z metalu szybko się nagrzewa i ochładza, pozostawia naprężenia szczątkowe. Naprężenie szczątkowe może wynosić od 50% do 70% granicy plastyczności części drukowanych ze stali nierdzewnej, co może łatwo doprowadzić do ich zgięcia lub rozbicia. Trzymanie czegoś w temperaturze 500–700 stopni przez 2–4 godziny, a następnie pozostawienie go do powolnego ostygnięcia, jest przykładem procedury wyżarzania, która może obniżyć naprężenia szczątkowe o ponad 80%. Pewna firma produkująca części samochodowe wydłużyła żywotność swojej-drukowanej w 3D stali formierskiej po jej wyżarzeniu z 50 000 do 200 000 razy. Zmniejszają także odkształcenia o 90%.
Regulacja struktury organizacyjnej
Kolumnowa struktura krystaliczna materiałów drukowanych powoduje anizotropię, co sprawia, że ​​wydajność jest mniej spójna. Hartowanie i odpuszczanie może zmniejszyć rozmiar ziaren i stworzyć spójną strukturę martenzytyczną. Po hartowaniu (chłodzenie w wodzie do 1050 stopni) i odpuszczaniu (chłodzenie w powietrzu do 650 stopni) wytrzymałość na rozciąganie stali nierdzewnej 316L wzrosła z 680 MPa do 920 MPa, a wydłużenie wzrosło z 40% do 25%. Jednak izotropia znacznie się poprawiła, a tego właśnie potrzebują elementy konstrukcyjne przemysłu lotniczego.
Poprawa wydajności powierzchni
Części można zwiększyć odporność na korozję i zużycie poprzez zastosowanie obróbki powierzchni, w tym galwanizacji, powlekania chemicznego, anodowania i innych. Pewna firma zajmująca się inżynierią morską wykorzystuje technikę chemicznego niklowania i fosforowania do obróbki zaworów ze stali nierdzewnej drukowanych-3D. Dzięki temu są odporne na korozję w mgle solnej przez 2000 godzin zamiast zaledwie 240 godzin, co jest wymagane w przypadku operacji na głębinach-morskich.
3. Zwiększenie dokładności wymiarowej: spełnienie precyzyjnych standardów montażu
Dokładność wymiarowa druku 3D z metalu wynosi zazwyczaj ± 0,1-0,5 mm, co utrudnia spełnienie wymagań w zakresie-precyzyjnego montażu. W obróbce końcowej wykorzystuje się takie metody, jak obróbka skrawaniem i cięcie drutem, aby wszystko idealnie pasowało.

Dopasowanie obróbki powierzchni
W przypadku powierzchni, które muszą pasować do innych części, takich jak otwory, wały i płaszczyzny, należy zastosować techniki takie jak frezowanie i szlifowanie, aby uzyskać odpowiednie wymiary projektowe. Pewna firma z branży lotniczej wykorzystuje pięcioosiowe-centrum obróbki połączeń do precyzyjnej obróbki zamków ze stopu tytanu drukowanych-3D. Dzięki temu tolerancja wymiarowa powierzchni współpracującej mieści się w zakresie od ± 0,3 mm do ± 0,02 mm, co zapewnia idealne dopasowanie wsporników do układu silnika.
Naprawianie gwintów
W przypadku gwintów drukarskich mogą wystąpić problemy, w tym brakujące profile zębów i błędy podziałki. Frezowanie lub walcowanie gwintów może poprawić dokładność gwintu. Pewna firma produkująca sprzęt medyczny wykorzystuje technologię walcowania gwintów do pracy z gwoździami kostnymi ze stali nierdzewnej drukowanymi w 3D. Dokładność gwintu kształtuje się na poziomie 6g (norma ISO), a zakres wahań momentu obrotowego w połączeniu z płytkami kostnymi spada z ± 15% do ± 5%.
4. Przestrzegaj standardów branżowych: zdobądź certyfikat
W branżach takich jak opieka zdrowotna i lotnictwo obowiązują wysokie standardy jakości komponentów. Przetwarzanie końcowe-jest ważnym krokiem w osiąganiu tych standardów.

dziedzina opieki zdrowotnej
FDA twierdzi, że implanty muszą mieć chropowatość powierzchni Ra < 0,8 μm i nie pozostawiać żadnych niebezpiecznych substancji. Firma zastosowała polerowanie elektrolityczne w celu wydrukowania w 3D protezy stawu ze stopu kobaltowo-chromowego. Dzięki temu powierzchnia była mniej szorstka (Ra0,4 μm) i pozbyła się wszelkich resztek jonów niklu na powierzchni. Protezy przeszły także testy biokompatybilności.
przemysł lotniczy
Wymagania NASA mówią, że ważne części konstrukcyjne muszą wytrzymać co najmniej 10 razy dłużej niż normalnie. Pewna firma wykorzystała technologię kompozytową do obróbki cieplnej HIP+, aby wyprodukować drukowaną w 3D-wysokotemperaturową tarczę turbiny ze stopu niklu-na bazie niklu. Dysk wytrzymał 1,2 × 10 ⁷ cykli i przeszedł testy zdatności do lotu.
5. Obniżenie kosztów całkowitych: znalezienie właściwej równowagi pomiędzy wydajnością a kosztami
Przetwarzanie końcowe- dodaje więcej etapów, ale ostatecznie obniża koszty, poprawiając działanie części i zmniejszając ilość złomu.

Obniż koszty przeróbek
Po zastosowaniu technologii druku 3D i obróbki cieplnej konkretna firma produkująca formy do samochodów zwiększyła-szybkość przejścia form za pierwszym razem z 60% do 95% i obniżyła koszty poprawek spowodowanych odkształceniami i pęknięciami o 70%.
Wydłuż żywotność usługi
Szczególna branża energetyczna Korpusy pomp ze stali nierdzewnej wydrukowane w 3D z zastosowaniem azotowania powierzchniowego. Dzięki temu były trzykrotnie bardziej odporne na zużycie, wydłużyły cykle konserwacji z trzech do dwunastu miesięcy i obniżyły roczne wydatki na konserwację o 60%.