Mis vahe on metalli 3D-printimise{0}}järeltöötlusel ja traditsioonilisel töötlemisel?

一, Tehniline põhimõte: erinevus aditiivse ja lahutava tootmisprotsessi vahel
Metallist 3D-printimine on lisandite tootmine (AM), mille käigus ehitatakse kolme-mõõtmelisi objekte metallipulbrite (nt titaanisulamid ja roostevaba teras) või juhtmete kihtide virnastamisel ning sulatamisel ja tahkumisel soojusallikatega, nagu laserid ja elektronkiired. See protseduur ei vaja vormi ja võib muuta digitaalse mudeli kohe päriseks. Vormitud detaili pind on aga kare (Ra6,3–12,5 μm) ja sees võib olla jääkpinget või mikropooride defekte, mis tuleb parema jõudluse tagamiseks järeltöötlusega parandada.

Traditsiooniline mehaaniline töötlemine põhineb lahutava tootmise ideel. See algab täismetallist toorikuga ja kasutab lisamaterjali eemaldamiseks lõiketööriistu, nagu treimine, freesimine ja puurimine, kuni soovitud kuju saavutamiseni. Selle eeliseks on suurepärane vormimistäpsus (kuni IT5 tasemeni) ja hea pinna siledus (Ra0,1–0,4 μm), kuid seda on raske töödelda keeruliste kujunditega (näiteks sisemised õõnespinnad ja ebatasased pinnad) ning materjali kasutusmäär on madal (ainult 50% kuni 70%).

Peamised erinevused:

Materjali olek: Pärast 3D-printimist tuleb pulbermetallurgiliste omaduste (selline poorsus) kallal töötada ja töötlemine peab lahendama deformatsiooniprobleemid, mis tekivad lõikepinge rakendamisel.
Disainivabadus: 3D-printimine võib teha keeruliste struktuuride "toetamata printimist" ja järeltöötlus-peab lihtsalt tagama, et kohalik jõudlus on võimalikult hea; Töötlemist piirab lõikeriistade hankimise lihtsus ning keerulised konstruktsioonid tuleb pärast töötlemist lahti võtta ja uuesti kokku panna.
2, protsessi käik: tee eraldamine "probleemide lahendamisest" kuni "asjade täpsemaks muutmiseni"
1. Metallist 3D-printimise järel-töötlemine: mitme-lingi koostöö optimeerimine
Metallist 3D-prinditud osade{0}}järeltöötluses on tavaliselt neli peamist faasi:

Toe puhastamine ja eemaldamine: Ultrahelipuhastuse abil vabanege printimisel tekkinud tugistruktuurist ja pinnale jäänud pulbrist. Näiteks pärast lennukimootori labade printimist tuleb titaanisulamist tugi keemiliselt ära söövitada, et seda ei peaks mehaaniliselt eemaldama, mis võib pinda kahjustada.
Kuumtöötlemine on protsess, mille käigus eemaldatakse ülejääkpingest ja muudetakse materjale paremaks, kasutades selliseid meetodeid nagu lõõmutamine ja karastamine. Näiteks kasutas autoosade tarnija 3D-prinditud alumiiniumsulamist kronsteinil T6 termotöötlust, mis muutis selle tugevamaks ja kergemaks, tõstes selle tõmbetugevust 320 MPa-lt 380 MPa-le.
Mehaanilise täppistöötlusega saate CNC-freesi või lihvida olulisi mõõtmeid (nt tihenduspinnad ja vastaspinnad) täpsusega ± 0,01 mm. Näiteks meditsiinilisi implantaate tootev ettevõte kasutas viie-teljega ühenduskeskust, et vähendada 3D-prinditud titaanisulamist tsetabulaarsete tasside pinnakaredust Ra3,2 μm-lt Ra0,8 μm-le, mis vastas implantaatide biosobivuse standarditele.
Pinnatöötlus: kasutage selliseid meetodeid nagu liivaprits, galvaniseerimine, anodeerimine ja muud, et muuta pind korrosioonikindlamaks. Üks mereehitusettevõte kasutab mikrokaare oksüdatsioonitehnoloogiat, et teha 3D-prinditud alumiiniumsulamist ventiilide pinnale paks oksiidkile. See muudab need merevees korrosioonile viis korda vastupidavamaks.
2. Traditsiooniline töötlemisjärgne töötlemine{1}}: samaaegselt nii täpsuse kui ka kasulikkuse parandamine
Traditsioonilise töötluse{0}}järeltöötluse peamised eesmärgid on täpsuse ja funktsionaalsuse parandamine. Meetod on ka üsna lihtne:

Purstide eemaldamine ja faasimine: kasutage käsitsi või automaatseid tööriistu, et eemaldada lõikamise ajal üle jäänud jämedad. See hoiab ära sõlme kahjustamise.
Pinna tugevdamine: pinna kõvemaks muutmine, kasutades selliseid meetodeid nagu valtsimine ja haavelpuhastus. Näiteks kasutas hammasrattaid tootv ettevõte haavlilõikamist, et suurendada töödeldud hammasrataste pinnale avalduvat survepinget 30% võrra ja pikendada nende väsimusiga kahekordistada.
Funktsionaalne katmine on protsess, mille käigus antakse osadele teatud omadused selliste meetodite abil nagu keemiline katmine ja galvaniseerimine. Näiteks kasutas elektroonikaühendusi tootev ettevõte keemilise nikeldamise meetodit, et teha töödeldud vasesulamist klemmidele 0,5 μm paksune niklikiht, mis muutis keevitamise palju töökindlamaks.
Peamine võrdlus:

Protsessi keerukus: 3D-printimise järel{1}}töötlus vajab koostööd mitme lingi vahel ja kuumtöötluse parameetreid tuleb materjali omadustest lähtuvalt muuta. Masintöötlemise järeltöötlusprotseduuride-standardite tase on kõrge, kuid keerulised struktuurid võivad vajada mitut klambrit.
Kulustruktuur: 3D-printimise järeltöötluse{0}kulud moodustavad suure osa kogukuludest (kuni 40%), peamiselt kuumtöötlusseadmete ja täppistöötluse maksumuse tõttu. Mehaanilise-järeltöötluse hind on madal (umbes 10%–15%), kuid tööriista kulumine on suur{7}}suurtootmise korral.
3. Rakenduse stsenaarium: üleminek "kõrge väärtusega-kohandamiselt" "suure-standardimisele" samas domeenis
1. Metallist 3D-printimise-järeltöötlus: keskendumine kõrgendatud lävedele ja väärtuslikele stsenaariumidele.
Lennundus: Teatud lennundusettevõte kasutab mootori põlemiskambrite valmistamiseks 3D-printimist. Materjali tiheduse 99,9% saamiseks vabanevad nad sisepooridest, töödeldes neid kuumisostaatpressimisega (HIP). See muudab osad töökindlaks kõrge-rõhu ja{5}}temperatuuri tingimustes.
Meditsiinilised implantaadid: konkreetne ortopeediaettevõte kasutab 3D-prinditud titaanisulamist poorse struktuuriga tehisluud, parandab pooride ühendamist elektrolüütilise poleerimisega, soodustab luurakkude proliferatsiooni ja tõstab kliinilise edukuse määra 98%-ni.
Keeruline vorm: Teatud autode siseruumide tarnija on vähendanud survevalutsüklit 40% ja tõstnud toote saagist 99,5%ni, trükkides 3D-vormingus jahutuskanalivormid ja kasutades vormiõõnsuse parandamiseks EDM-i (elektrilahendusmehaaniline töötlemine).
2. Traditsiooniline töötlemine järel{1}}töötlemine: juhtiv suuremahuline-standardiseeritud tootmine
Automootor: teatud sõidukifirma valmistab olulisi osi, nagu silindriplokid ja väntvõllid, neid mehaaniliselt töödelda ning seejärel pinna kõvaks muutmiseks karboniseerimise ja karastamise teel. Nii peab mootor vastu 200 000 kilomeetrit.
Tarbeelektroonika: mobiiltelefone tootev ettevõte kasutab alumiiniumisulamist raamide CNC-töötlust ja anodeerimist, et anda neile värviline välimus. Nad võivad teha rohkem kui 5 miljonit ühikut kuus.
Üldmasinad: teatud ventiiliettevõte valmistab ülitäpseid{0}}kuulventiile, töötledes neid ja lisades seejärel tugeva kroomimise, et muuta need kulumiskindlamaks. Need ventiilid kestavad üle 10 aasta.
Trendid turul:

Integreeritud tootmine: Üha enam ettevõtteid kasutab 3D-printimise ja mehaanilise töötlemise kombinatsiooni. Näiteks üks lennukiosade pakkuja teeb 3D-printimise abil peaaegu-võrgust vormitud toorikuid ja kasutab seejärel lõpliku täpsuse saavutamiseks töötlemist. See suurendab materjalide kasutust 85%-ni ja vähendab tootmistsükleid 60%.
Nutikas täiendus: 3D-printimise järeltöötlusele lisatakse tehisintellekti algoritme, et protsessi parameetreid täiustada. Näiteks kasutas üks ettevõte masinõppemudeleid, et arvata, kuidas kuumtöötlemine millegi kuju muudab, mis tõstis töötlemise kvalifikatsioonimäära 82%-lt 95%-le.