Metallist 3D-printimise posti-töötlemine: milline viimistlusviis on teie jaoks õige?

Osa tundus täiuslik, kui see saabus - puhta pinna, täpsete välismõõtmetega ja kokkupanekuks valmis. Kolm päeva hiljem, funktsionaalse testimise käigus, purunes see mõõduka koormuse all. Rikke põhjuseks ei olnud halb kujundus ega prindiviga. See juhtus seetõttu, et kriitilised järeltöötluse toimingud, nagu stressi leevendamine, jäeti aja säästmiseks vahele.

Teisel juhul maksis klient HIP-i eest lisatasu prototüübi osade eest, mis vajasid ainult elementaarset funktsionaalset testimist, - lisades eelarvele 40% ilma mõõdetava tuluta.

Metallist 3D-printimine annab teile osa. Järel-töötlemine annab teile osa, mis tegelikult töötab - nii kaua kui vaja. Kuid kuna saadaval on nii palju võimalusi, kuidas teate, milliseid teie osa tegelikult - vajab ja milliste eest te tarbetult maksate?

Miks pole metallist 3D-printimisel posti{0}}töötlemine kohustuslik?

See, mis printerist välja tuleb, on alles algus

Kuna-ehitatud metallist 3D-prinditud osad esitavad tavaliselt mitmeid väljakutseid:

Pinna karedus Ra 6–20 µm (suurem osa kasutusnõuetest)

Suured jääkpinged (400–600 MPa 316L SLM osades)

Sisemine poorsus 0,1–2%

Anisotroopia (Z-suuna tugevus sageli 15–30% madalam kui XY)

Tugikonstruktsioonid, mis tuleb eemaldada

Lühidalt, peaaegu 100% metallist 3D-prinditud osadest vajavad vähemalt mõne metallist 3D-printimise osa järeltöötlust, et need oleksid kasutatavad. Seetõttu on metalli 3D-printimiseks vajalik järeltöötlus üks sagedasemaid küsimusi, mida klientidelt saame.

Postituse{0}}töötlemise vahelejätmise varjatud kulud

Kriitiliste sammude, nagu stressi leevendamine, vahelejätmine põhjustab sageli osade ebaõnnestumist testimisel või teenindusel. Meie kogemuse kohaselt võivad sellest tulenev ümbertöötamine, tagasikutsumise või viivitusega projektid maksta 5–10 korda rohkem kui esimesel korral{3}}õige järeltöötlus. Näiteks töötlemata SLM-titaanosad näitavad tavaliselt 30–50% väiksemat väsimuseaega võrreldes korralikult töödeldud osadega. Iga kogenud metallist 3D-printimise tehase täieliku järeltöötlemise partner ütleb teile sama: järeltöötluse vahelejätmise-kulu on peaaegu alati suurem kui selle alguses.

Kuidas mõelda postituse{0}}töötlemisele

Järel{0}}töötlemise otsused peaksid põhinema neljal peamisel teguril: lõppkasutus{{1}(ekraan, funktsionaalne test või sertifitseeritud tootmine), materjal, valdkonna eeskirjad ja eelarve/teostusaeg.

Tabel 1: nagu-ehitatud metallist 3D-printimine tüüpilised probleemid, mis nõuavad postitamist-töötlemist

Postitus-Töötlemismeetod - Stressi leevendamine ja kuumtöötlus

Mis see on ja miks see on tavaliselt esimene samm

Stressi leevendamine hõlmab detaili kuumutamist teatud temperatuurini, et võimaldada sisepingetel lõõgastuda. See on kõige levinum ja põhilisem{1}}järeltöötlusetapp.

Tüüpilised parameetrid:

316L roostevaba teras: 650 kraadi / 2 tundi / ahju jahe

Ti-6Al-4V: 730 kraadi / 2 tundi / argooniga kaitstud

AlSi10Mg: T6 töötlemine (lahus + vanandamine)

Mõjud hõlmavad 50–80% jääkpinge vähenemist ja 50–100% venivuse paranemist.

Kui ainult kuumtöötlemisest piisab

Tavaliselt piisab sellest tööstuslike funktsionaalsete osade jaoks,3D-prinditud autode metallosadja üldised mehaanilised komponendid. Sageli ei piisa kosmosesõidukite sertifitseeritud või meditsiiniliste implantaatide osadest, mis tavaliselt nõuavad HIP-i.

Levinud kuumtöötlusvead, mis rikuvad osa

Alumiiniumsulamite ülekuumenemine, mis põhjustab tera jämedust ja tugevuse kadu (kuni 15–25% langus).

Liiga-kiire jahutamine, mis tekitab uusi termilisi pingeid.

Inertgaasi kaitse puudumine titaanil, mis põhjustab pinna oksüdeerumist.

Ühes meie toetatud autode prototüüpimise projektis põhjustasid AlSi10Mg ebaõiged jahutuskiirused ootamatuid moonutusi, mis nõudsid täielikku kordustrükki.

Järel-töötlemismeetod - kuumisostaatiline pressimine (HIP)

Mis puusa see kuumtöötlus ei saa

HIP rakendab sisemiste tühimike kokkuvarisemiseks samaaegselt kõrget temperatuuri (1000–1200 kraadi) ja isostaatilist rõhku (100–200 MPa). Poorsus langeb 0,5–2%-lt peaaegu nullini ja väsimuse kestus paraneb sageli 2–4 korda. HIP{10}}töödeldud Ti-6Al-4V näitab tavaliselt ~35% suuremat väsimustugevust.

Kes vajab HIP-i ja kes mitte

HIP on ülioluline kosmosesõidukite primaarstruktuuride, meditsiiniliste implantaatide ja kõrgsurvekomponentide{0}} jaoks. Tavaliselt pole see visuaalsete prototüüpide või mittekriitiliste funktsionaalsete osade jaoks vajalik.

HIP-kulude ja teostusaja tegelikkuse kontroll

HIP lisab tavapärase kuumtöötlusega võrreldes tavaliselt 30–60% kulu ja 3–7 päeva tarneaega. Projekteerimisel tuleb arvestada väikese mõõtmete kokkutõmbumisega (0,1–0,3%).

Tabel 2: Stress Leevendus vs. Full Anneal vs. HIP Kiirvõrdlus

Järel-töötlemismeetod- CNC-töötlus pärast metalli 3D-printimist

Miks on 3D-printimine ja CNC-mehaaniline töötlemine paremad koos kui lahus?

CNC-töötlemine pärast metalli 3D-printimist ühendab endas mõlema maailma parimad omadused: lisand keerukate sisemiste funktsioonide jaoks ja lahutav ülitäpsete pindade jaoks. See võib parandada kriitilisi mõõtmeid ±0,1–0,2 mm-lt (-prindituna) ±0,01–0,05 mm-ni.

Millised pinnad vajavad pärast printimist tavaliselt CNC-d

Keskenduge CNC keermetele, tihenduspindadele, laagriavadele ja täpsetele asukoha määramise funktsioonidele. Nendel aladel projekteerimine 0,3–0,5 mm töötlusvaruga.

Disain CNC-le-Pärast-printimist, mille peale mõelda

Teavitage alati oma tarnijat, millised pinnad on funktsionaalsed või kosmeetilised. See muudab nii printimisstrateegiat kui{1}}järeltöötluse plaani.

Järel-töötlemismeetod- Pinna viimistlus (poleerimine, lõhkamine, elektropoleerimine)

Haavellõhkamine - Universaalne esimene samm pinna ettevalmistamisel

Klaashelmeste pritsimine eemaldab kihijooned ja loob ühtlase aluse, vähendades Ra 12–20 µm-lt 3–6 µm-le, pakkudes samal ajal kergeid lööke.

Mehaaniline poleerimine - Nähtavate pindade ja tihedate Ra-nõuete jaoks

Sobib esteetiliste prototüüpide ja nähtavate komponentide jaoks. Saavutatav Ra ​​0,2–1,6 µm.

Elektropoleerimine - Professionaalne valik meditsiini- ja toiduosade jaoks-

Elektropoleerimine tagab ühtlase Ra 0,1–0,4 µm, eemaldab mikro-pinged ja passiveerib pinna. See on sageli vajalik meditsiini- ja toidu{4}}kontaktirakenduste jaoks.

Abrasiivvooluga töötlemine (AFM) - Sisekanalite lahendus

AFM sobib ideaalselt soojusvahetite ja kosmosekomponentide keeruliste sisekäikude poleerimiseks.

Tabel 3: 3D-prinditud metallist osade pinnaviimistlusmeetodite võrdlus

Postitus-töötlemismeetod - Passiveerimine ja keemiline töötlemine

Passiveerimine eemaldab vaba raua ja moodustab roostevabale terasele kaitsva oksiidikihi, parandades oluliselt korrosioonikindlust. Titaani ja niklisulamid vajavad oksiidide eemaldamiseks sageli keemilist puhastust.

Järel-töötlemismeetod - laskmine ja pinna mehaaniline tugevdamine

Haavlipuhastus tekitab kasulikke survepingeid, mis pikendavad väsimust. See on sageli ette nähtud lennunduse ja autotööstuse standardites. Laseršokk-peening pakub kriitilistele komponentidele veelgi sügavamat mõju.

Võtke kohe ühendust

Valdkonna-spetsiifilised postituse-töötlusnõuded

Lennundus ja kaitse

Nõuab pinge leevendamist, HIP-i põhistruktuuride jaoks, CNC-d vastaspindadel ja täielikku NDT-d. Üle 70% kosmosesõidukite metallist AM osadest läbivad HIP (Wohlersi aruanne 2023).

Autotööstus

Prototüübid vajavad tavaliselt funktsionaalsete pindade kuumtöötlust + CNC-d. Tootmisosad võivad lisada mootorikomponentidele HIP-i.

Meditsiiniseadmed

Nõuab HIP-i implantaatide jaoks, elektropoleerimist + passiveerimist ja ulatuslikku valideerimist. Meie töös meditsiiniklientidega on FDA ja ISO 13485 auditite läbimisel võtmetähtsusega -nõuetekohane järeltöötlus.

Kulud ja teostusaeg

Järeltöötlus{0}} moodustab tavaliselt 25–55% projekti kogumaksumusest. Läbipaistev metallist viimistlusega 3D-printimise tootja vähendab kulusid ja teostusaegu samm-sammult.

Järeltöötlemine-ei ole lisand{1}}Metallist 3D-printimise teenus- see on kriitiline samm, mis muudab prinditud kujundi usaldusväärseks,{1}}toimivaks osaks. Õige kombinatsiooni valimine võib tähendada erinevust projekti õnnestumise ja kuluka ebaõnnestumise vahel.

Sinu järgmise jaoks3D metallist trükkimise kosmoseosadvõi 3D-prinditud autode metallosade projektiga, esitage oma failid ja nõuded tasuta DFM-i ülevaatamiseks koos täieliku järeltöötluse soovitusega. Meie täielik-teenindusmeeskond pakub optimeeritud ja sertifitseeritud tulemusi trükist valmis osani.

Viited

MarketsandMarkets 2024: Metal AM turg ja integreeritud järeltöötlussüsteem{1}}, prognooside kohaselt 2028.

Wohlersi aruanne 2023: HIP-i kasutuselevõtu määr lennunduses AM, NDT kasutusstatistika

ASTM A967 / ASTM B912: passiveerimise ja elektropoleerimise standardid

ASTM F{0}}: metallist kirurgiliste implantaatide pinnatöötluse standard

AS9100D / NADCAP: Aerospace AM ja järeltöötluse{1}}sertifitseerimisnõuded

ISO 13485 / FDA 21 CFR, osa 820: Meditsiiniseadmete tootmise-järgse töötlemise kvaliteedinõuded

EOS GmbH / Trumpf Technical Papers:{0}}ehitatud vara andmete ja{1}}järeltöötluse juhised