Jakie problemy z powierzchnią można faktycznie rozwiązać poprzez piaskowanie na metalowych częściach drukowanych w 3D?

Klient otrzymał części SLM ze stali nierdzewnej, oczekując czystego, profesjonalnego metalicznego wyglądu. Zamiast tego powierzchnie były szorstkie jak papier ścierny, z widocznymi liniami warstw i rozproszonymi cząsteczkami proszku. Innemu klientowi powiedziano, że „piaskowanie to naprawi”, ale później okazało się, że pewne problemy nadal występowały, co doprowadziło do konieczności wprowadzenia poprawek i opóźnienia w dostawie.

Piaskowanie to jedna z najczęściej zalecanych metod obróbki powierzchni metalowych części drukowanych w 3D -, ale jest też jedną z najbardziej niezrozumianych. Czy naprawdę może rozwiązać Twoje problemy z powierzchnią? Całkowicie? Albo tylko częściowo? Czy są jakieś problemy, które mogą faktycznie pogorszyć?

Dlaczego metalowe części drukowane w 3D prawie zawsze wymagają obróbki powierzchniowej?

Surowa rzeczywistość-powierzchni metalowych po obróbce

Powierzchnie-zbudowane z SLM/DMLS mają zazwyczaj wartości Ra wynoszące 6–20 µm, podczas gdy części EBM często osiągają 20–35 µm. Typowe problemy obejmują wyraźne linie warstw (efekt schodów), częściowo stopione cząstki proszku przyklejone do powierzchni, odpryski spawalnicze, pozostałości konstrukcji wsporczej i utlenianie powierzchni.

Z naszego doświadczenia produkcyjnego w ramach setek projektów wynika, że ​​problemy te sprawiają, że-zbudowane części nie nadają się do większości zastosowań funkcjonalnych lub estetycznych bez dalszych opcji obróbki powierzchni przy użyciu druku 3D z metalu.

Problemy z powierzchnią nie są takie same i nie wszystkie można rozwiązać w ten sam sposób

Częstym błędnym przekonaniem jest to, że jedno leczenie może rozwiązać wszystko. Problemy powierzchniowe dzielą się na kategorie: problemy makro (linie warstw, ślady podpór), problemy mikro (adhezja proszku, odpryski), problemy chemiczne (utlenianie) i problemy mechaniczne (naprężenia szczątkowe).

Piaskowanie sprawdza się w przypadku niektórych problemów, ale nie jest rozwiązaniem uniwersalnym.

Gdzie piaskowanie pasuje do zestawu narzędzi-obróbki końcowej

W większości procesów piaskowanie to „pierwszy-etap czyszczenia i ujednolicania prac. Doskonale nadaje się do przygotowania powierzchni, ale rzadko stanowi ostatni etap w przypadku zastosowań wymagających-wysokiej precyzji lub zastosowań medycznych.

Tabela 1: Problemy-z powierzchnią powykonawczą i metody-obróbki końcowej, które je rozwiązują

Co to jest piaskowanie

Podstawowa zasada (w prostym języku angielskim)

Piaskowanie wyrzuca media ścierne z dużą prędkością na powierzchnię części za pomocą sprężonego powietrza. Uderzenie usuwa luźne cząsteczki, wygładza nierówności i tworzy jednolitą teksturę. Kluczowe parametry obejmują rodzaj nośnika, wielkość cząstek, ciśnienie (0,2–0,8 MPa), kąt i odległość.

Śrutowanie a śrutowanie vs śrutowanie Jaka jest różnica?

Piaskowanie kulkami szklanymi: Kuliste kulki zapewniają delikatne, jednolite matowe wykończenie. Najczęściej dotyczy precyzjiMetalowe materiały do ​​druku 3D.

Śrutowanie stali: silniejszy efekt śrutowania, zwiększa naprężenie ściskające.

Śrutowanie (tlenek glinu/węglik krzemu): Środek kątowy do agresywnego czyszczenia.

W przypadku większości części SLM najlepszą równowagę zapewnia piaskowanie kulkami szklanymi.

Kluczowe parametry decydujące o efekcie końcowym

Drobniejsze media i niższe ciśnienie zapewniają gładsze rezultaty. Zbyt agresywne ustawienia mogą uszkodzić cienkie ściany lub osadzić zanieczyszczenia.

Tabela 2: Rodzaje mediów do piaskowania

Problemy z powierzchnią, które można rozwiązać poprzez piaskowanie

Problem nr1 - Przyczepność cząstek proszku (najczęstszy problem)

Niestopione cząstki proszku spiekają się na powierzchni. Piaskowanie usuwa ponad 95% z nich, radykalnie poprawiając czystość. W jednym wspieranym przez nas projekcie prototypu medycznego na tym etapie wyeliminowano widoczne cząsteczki, które nie przeszły walidacji czystości.

Problem nr2 - Odpryski spawalnicze i defekty kulkowe

Niestabilność lasera powoduje powstawanie kulek rozpryskowych. Piaskowanie kulką szklaną skutecznie usuwa większość luźnych odprysków.

Problem nr3 - Widoczne linie warstw i efekt schodów

Piaskowanie zmniejsza widoczność linii warstw o ​​60–70% i poprawia Ra o 40–50%, ale nie może wyeliminować podstawowej geometrii.

Problem nr4 - Utlenianie i odbarwienie powierzchni

Skuteczny przy lekkim utlenianiu tytanu i stali nierdzewnej. Po tym musi nastąpić pasywacja.

Problem nr5 - Nie-jednolity matowy wygląd i niespójna tekstura

Piaskowanie doskonale nadaje się do tworzenia jednolitej tekstury w różnych partiach, redukując zmienność Ra do ± 0,8 µm.

Czego nie da się naprawić piaskowaniem

Nie może osiągnąć wąskiej tolerancji wymiarowej ani lustrzanego wykończenia

Typowy-po piaskowaniu Ra wynosi 1,5–6 µm. Wykończenie lustrzane (Ra mniejsze lub równe 0,1 µm) wymaga polerowania mechanicznego + elektropolerowania.

Nie można naprawić wypaczeń ani deformacji wymiarowych

Piaskowanie jest procesem wyłącznie powierzchniowym. Wypaczenie wymaga obróbki cieplnej lub HIP.

Nie może wyeliminować porowatości wewnętrznej

Porowatość jest wadą wewnętrzną. Tylko HIP skutecznie rozwiązuje ten problem.

W rzeczywistości może powodować problemy, jeśli zostanie wykonane źle

Zagrożenia obejmują deformację-cienkich ścian (zwłaszcza<1.0 mm walls), iron contamination on titanium, or uneven results on complex geometries. In one case we observed, excessive pressure on thin aluminum walls caused visible distortion.

Materiał-z-Przewodnika po materiałach

Stal nierdzewna (316L, 17-4PH) — najbardziej wybaczająca

Doskonałe rezultaty w przypadku koralików szklanych. Po tym należy przeprowadzić pasywację zgodnie z ASTM A967.

Tytan (Ti-6Al-4V) — należy zachować ostrożność

Używaj wyłącznie mediów nieżelaznych-. Nigdy nie używaj śrutu stalowego ze względu na ryzyko zanieczyszczenia żelazem, które może zagrozić biokompatybilności.

Aluminium (AlSi10Mg) - Szybkie, ale podatne na zagrożenia

Wymaga bardzo niskiego ciśnienia, aby uniknąć deformacji. Często następuje anodowanie.

Inconel i nadstopy niklu - Wysoka twardość, duże wymagania

Wymaga twardszych mediów, ale tworzy trwałe powierzchnie do zastosowań-w wysokich temperaturach.

Piaskowanie a inne metody obróbki powierzchni

Piaskowanie a elektropolerowanie

Piaskowanie przygotowuje powierzchnię; elektropolerowanie uszlachetnia go do wysokiego połysku i pasywuje. Wstępne-piaskowanie poprawia końcową jednorodność elektropolerowania o ~30%.

Piaskowanie a polerowanie mechaniczne

Piaskowanie jest szybsze i zapewnia jednolite przygotowanie; polerowanie mechaniczne pozwala uzyskać niższe Ra i wykończenie lustrzane.

Przemysł-Specyficzne zastosowania i wymagania dotyczące piaskowania

Przygotowanie powierzchni w przemyśle lotniczym przed powlekaniem i kontrolą

Stosowany do przyczepności powłok i przygotowania FPI pod ścisłą kontrolą NADCAP.

Kontrolowana tekstura powierzchni wyrobów medycznych pod kątem biokompatybilności

Kontrolowana szorstkość sprzyja osteointegracji w implantach (docelowa Ra 1,0–3,0 µm).

Szybki zwrot w branży motoryzacyjnej w celu sprawdzenia prototypu

Szybkie ujednolicenie powierzchni na potrzeby prototypów i przygotowanie powłok.

Czego można się spodziewać pod względem kosztów i czasu realizacji piaskowania

W przypadku małych części piaskowanie kosztuje zwykle 8–30 USD za sztukę i wydłuża czas pracy o 0,5–2 dni. Jest to jeden z najbardziej opłacalnych-etapów, jeśli zostanie prawidłowo zastosowany jako część szerszego przepływu pracy.

Skontaktuj się teraz

Piaskowanie to wszechstronny i opłacalny-pierwszy krok w obróbce powierzchni metalowych drukarek 3D, który doskonale sprawdza się w czyszczeniu, ujednolicaniu i przygotowywaniu powierzchni. Skutecznie usuwa przyczepność proszku i odpryski, ale nie zapewnia lustrzanego wykończenia, nie usuwa wypaczeń ani nie usuwa defektów wewnętrznych.

W przypadku kolejnego projektu obejmującego metalowe materiały do ​​drukowania 3D prześlij swoje pliki i wymagania dotyczące powierzchni do bezpłatnej recenzji DFM. Nasz zespół zaleci optymalną kombinację piaskowania i zabiegów uzupełniających, aby uzyskać dokładnie taką jakość powierzchni, jakiej potrzebujesz.

Referencje

MarketsandMarkets 2024: Wielkość rynku zautomatyzowanej obróbki powierzchni przemysłowych i prognoza do 2028 r

Raport Wohlersa 2023: Zastosowanie cyfrowej identyfikowalności w obróbce powierzchni metali AM

ASTM A967: Norma pasywacji chemicznej stali nierdzewnej

ASTM F86: Standard obróbki powierzchni metalowych implantów chirurgicznych

AMS 2430: Norma dotycząca śrutowania komponentów lotniczych

Karty danych technicznych firmy EOS GmbH:-wartości chropowatości powierzchni powykonawczej według materiału i procesu

Międzynarodowy podręcznik inżynierii powierzchni - ASM