Hva er hovedformålet med etter-behandling for 3D-utskrift av metall?

1. Bli kvitt produksjonsfeil: sørge for at varene oppfyller kvalitetskriteriene
Fordi metall 3D-printing bygger opp lag, vil det alltid være feil på overflaten og inne i objektet. Hvis disse problemene ikke løses, vil de direkte påvirke hvordan delene fungerer og hvor lenge de varer.

Utbedring av overflatefeil
Trykte deler har ofte problemer på overflaten, som laglinjer, grader og gjenværende støtte. For eksempel kan overflateruheten til trykte aluminiumslegeringsdeler være så høy som Ra10–20 μm, som er vesentlig større enn Ra1,6 μm for tradisjonell prosessering. Overflatebehandlingsmetoder inkludert sandblåsing, polering og sliping kan gjøre overflaten mye jevnere. For eksempel, etter sandblåsing, gikk overflateruheten til et visst flymotorblad fra Ra15 μm til Ra3,2 μm. Dette ble kvitt overflatemikrosprekker og stoppet tretthetsbrudd fra å skje på grunn av stresskonsentrasjon.
Bli kvitt interne feil
Når metall er 3D-printet, kan det ha indre feil som porer og sprekker hvis pulveret ikke smelter helt sammen eller gassen ikke kommer ut raskt nok. Varm isostatisk pressing (HIP)-teknologi bruker et miljø med høy-temperatur og-høyt trykk (vanligvis 1000–1200 grader og 100–200 MPa) for å endre formen på materialer, lukke interne porer og øke tettheten fra 98 % til mer enn 99,9 %. Etter at et visst medisinsk utstyrsselskap brukte HIP-behandling for å 3D-printe hofteleddsproteser i titanlegering, gikk utmattelsestiden fra 10 ⁶ ganger til 10 ⁷ ganger, noe som oppfylte internasjonale standarder.
2. Forbedre ytelsen til materialer: sørg for at de kan håndtere tøffe arbeidsforhold
Mikrostrukturen til 3D-printede metalldeler er forskjellig fra den til gjenstander laget tidligere, og etter-behandling er nødvendig for å få dem til å fungere bedre totalt sett.

Lindre gjenværende stress
Når metall 3D-utskrift varmes opp og kjøles ned raskt, etterlater det gjenværende stress. Restspenning kan være 50 % til 70 % av flytegrensen til deler med trykk i rustfritt stål, noe som lett kan føre til at de bøyes eller knuses. Å holde noe ved 500–700 grader i 2–4 timer og deretter la det avkjøles sakte er et eksempel på en glødeprosedyre som kan redusere restspenningen med mer enn 80 %. Et bestemt selskap som lager bildeler, forbedret levetiden til det 3D{12}}trykte formstålet fra 50 000 ganger til 200 000 ganger etter at det ble glødet. De reduserer også deformasjonen med 90 %.
Regulering av organisasjonsstruktur
Den søyleformede krystallstrukturen til trykte materialer forårsaker anisotropi, noe som gjør ytelsen mindre konsistent. Slokking og temperering kan gjøre kornstørrelsen mindre og skape en konsistent martensittisk struktur. Etter bråkjøling (avkjøling i vann ved 1050 grader) og temperering (kjøling i luft ved 650 grader), gikk strekkstyrken til 316L rustfritt stål fra 680MPa til 920MPa, og forlengelsen gikk fra 40% til 25%. Imidlertid ble isotropien mye bedre, noe som er det strukturelle komponenter i luftfarten trenger.
Forbedrer overflateytelsen
Deler kan gjøres mer motstandsdyktige mot korrosjon og slitasje ved å bruke overflatebehandlinger, inkludert galvanisering, kjemisk plettering, anodisering og andre. Et visst maritimt ingeniørfirma bruker den kjemiske nikkelfosforpletteringsteknikken for å behandle 3D-trykte rustfrie stålventiler. Dette gjør dem motstandsdyktige mot salttåkekorrosjon i 2000 timer i stedet for bare 240 timer, noe som er nødvendig for dyp-operasjoner i havet.
3. Forbedrer dimensjonsnøyaktigheten: oppfyller nøyaktige monteringsstandarder
Dimensjonsnøyaktigheten til 3D-utskrift av metall er typisk ± 0,1-0,5 mm, noe som gjør det vanskelig å møte behovene til høy-montering. Etterbehandling bruker metoder som maskinering og trådskjæring for å få ting til å passe perfekt.

Matchende bearbeiding av overflater
For overflater som trenger å passe med andre deler, som hull, aksler og plan, må teknikker som fresing og sliping brukes for å få de riktige designdimensjonene. Et visst romfartsselskap bruker et maskineringssenter med fem-akser for å nøyaktig behandle 3D-trykte titanlegeringsbraketter. Dette holder den tilpassede overflatens dimensjonstoleranse mellom ± 0,3 mm og ± 0,02 mm, og sørger for at brakettene passer perfekt til motorsystemet.
Feste tråder
Utskrift av tråder kan ha problemer, inkludert manglende tannprofiler og stigningsfeil. Gjengefresing eller -rulling kan fikse gjengenøyaktighet. Et visst medisinsk utstyrsselskap bruker trådrullingsteknologi for å jobbe med 3D-trykte benspiker i rustfritt stål. Gjenøyaktigheten er på 6g-nivået (ISO-standard), og dreiemomentfluktuasjonsområdet når det pares med benplater går ned fra ± 15 % til ± 5 %.
4. Overhold industristandarder: bli sertifisert
I bransjer som helsevesen og luftfart er det høye standarder for kvaliteten på komponentene. Etter-behandling er et viktig skritt for å oppnå disse standardene.

helsevesenet
FDA sier at implantater må ha en overflateruhet på Ra < 0,8 μm og ikke etterlate noen farlige stoffer. Et selskap brukte elektrolytisk polering for å 3D-printe leddproteser av koboltkromlegering. Dette gjorde overflaten mindre ru (Ra0,4 μ m) og ble kvitt eventuelle rester av nikkelioner på overflaten. Protesene besto også biokompatibilitetstester.
luftfartsindustrien
NASAs krav sier at viktige strukturelle deler må vare minst 10 ganger lenger enn normalt. Et selskap brukte HIP+varmebehandlingskomposittteknologi for å lage en 3D-trykt nikkel-basert høy-legeringsturbinskive med høy temperatur. Skiven varte i 1,2 × 10 ⁷ sykluser og besto luftdyktighetstesting.
5. Senke de totale kostnadene: finne den rette balansen mellom ytelse og kostnad
Etter-behandling legger til flere trinn, men til slutt senker det kostnadene ved å få deler til å fungere bedre og redusere mengden skrap.

Kutt ned på kostnadene ved omarbeiding
Etter å ha brukt 3D-utskrift og varmebehandlingsteknologi, økte et spesifikt selskap som lager støpeformer for biler den første-passeringsraten for støpeformer fra 60 % til 95 % og kuttet kostnadene ved omarbeiding på grunn av deformasjon og sprekker med 70 %.
Forleng levetiden til tjenesten
En spesiell energibedrift 3D-printet pumpekropper i rustfritt stål ved bruk av en overflatenitreringsbehandling. Dette gjorde dem tre ganger mer motstandsdyktige mot slitasje, forlenget vedlikeholdssyklusene fra tre måneder til tolv måneder, og reduserte årlige vedlikeholdsutgifter med 60 %.