Mis on metallist 3D-printimise pinna karedus?

Olete just oma kohandatud metallist 3D-prinditud osad karbist lahti võtnud, soovides innukalt kontrollida teie kavandatud keerulisi geomeetriaid. Kuid sõrmedega üle pinna ajades tundub see pigem peene liivapaberi kui sileda komponendina, mida ette kujutasite. "Miks see nii karm on?" See on üks kõige sagedasemaid küsimusi - ja pettumusi -, mida me metallilisandite tootmises uutelt inseneridelt ja hankemeeskondadelt kuuleme.

Metallist 3D-printimine, peamiselt selliste protsesside abil nagu Selective Laser Melting (SLM) või Direct Metal Laser Sintering (DMLS), mida tuntakse ka laserpulbrikihi liitmise nime all, pakub võrreldamatut disainivabadust. See võimaldab kergeid võreid, sisekanaleid ja koondsõlmesid, mida traditsioonilisel tootmisel on raske toota, eriti väikestes -kuni -keskmistes kogustes. Selle kihtide{5}}haaval-lähenemisega kaasneb aga kompromiss-: kuna-prinditud pinnad on tavaliselt karedamad kui CNC-töötlemisel või -valamisel saadud pinnad.

Mida tähendab "pinna karedus" tegelikult metallist 3D-printimisel?

Pinna karedus mõõdab väikseid-skaala tippe ja orusid osa pinnal, mis tulenevad kihi-sulandumise protsessist-. Metallist 3D-printimisel kleepuvad osaliselt sulanud pulbriosakesed sageli pindadele (eriti üleulatustele) ja diskreetsetest kihtidest tulenev trepi{5}}astmeefekt lisab tekstuuri.

Ra, Rz, Rq

Ra (kareduse keskmine): kõige laialdasemalt kasutatav parameeter. See arvutab keskmisest sirgest absoluutsete kõrvalekallete aritmeetilise keskmise. Mõõdetud mikromeetrites (µm) või mikrotollides (µin). Madalamad väärtused näitavad siledamaid pindu.

Rz: jäädvustab kõrgeimate tippude ja sügavaimate orgude keskmise kõrguse erinevuse. Abiks kulumist või tihendamist mõjutavate äärmuslike pinnaomaduste tuvastamisel.

Rq: Juure keskmine ruudukujuline karedus, tundlikum juhuslike naelu või sügavate orgude suhtes.

SLM/DMLS-osade puhul on prinditud Ra{0}}tüüpiliselt vahemikus 5–15 µm (ligikaudu 200–600 µin), mis varieerub oluliselt olenevalt konstruktsiooni orientatsioonist ja protsessi parameetritest.

Miks algab metalli 3D-printimine karmimalt kui CNC-töötlus?

CNC-töötlus eemaldab materjali tahkest materjalist, tagades ühtlased ja täpsed pinnad (sageli Ra 0,4–3,2 µm). Seevastu metallist 3D-printimine toimub pulbrist ülespoole, mis viib loomuliku-trepiastmeni nurga all olevatele pindadele ja pulbri kleepumiseni, eriti allapoole -(alla{6}}nahaga) pindadel. Tulemus meenutab sageli rohkem liivavalu kui täppistöötlust.

Tabel: Levinud tootmisprotsessid Pinna kareduse võrdlus

Pinna karedus materjali järgi

Materjali omadused, nagu soojusjuhtivus, peegelduvus ja pulbri käitumine, tekitavad pinnale selgeid väljakutseid.

3D metallitrükk alumiiniumist

Alumiiniumsulamid nagu AlSi10Mg on eelistatud nende kergete omaduste ja hea prinditavuse tõttu. Kuna -prinditud Ra jääb sageli vahemikku 8–12+ µm, kusjuures rant-prinditud pinnad on tavaliselt 10–12 µm. Kõrge soojusjuhtivus võib põhjustada suuremat varieeruvust sulamisbasseini käitumises.

Titaanmetallist 3D-printimise teenus

Ti6Al4V (5. klass) domineerib meditsiini- ja kosmoserakendustes. Kuna-prinditud Ra on tavaliselt vahemikus 5–12 µm, koos nahapinnad on märgatavalt karedad. Titaani madalam soojusjuhtivus ja kõrge reaktsioonivõime nõuavad optimeeritud parameetreid. Järeltöötlemine on väsimuse ja bioloogilise ühilduvuse jaoks ülioluline.

3D-printimise messing

Messing annab suurepärase korrosioonikindluse, töödeldavuse ja esteetilise atraktiivsuse, kuid selle pulbri voolavus ja sulamisomadused võivad põhjustada teatud pinna ebaühtlust. Kuigi standardiseeritud Ra-andmeid on vähem kui alumiiniumi või titaani puhul, jäävad tüüpilised -prinditud/helmes-puhastatud väärtused sageli vahemikku 6–12 µm. See reageerib eriti hästi vibreerivale viimistlusele, et anda rafineeritud välimus, mis sobib dekoratiivsete või{6}}täpselt istuvate komponentide jaoks.

Tabel: tüüpilised Ra väärtused materjalide kaupa

Mis mõjutab metalli 3D-printimise pinna karedust?

Lõpliku kvaliteedi määravad mitmed juhitavad muutujad.

Ehitage orientatsiooni (üles-nahk vs alla-nahk)

Üles-(üles-nahk) olevad pinnad on üldiselt siledamad. Allapoole-suunatud üleulatuvad osad kannatavad põrutuse ja pulbri adhesiooni tõttu, mis suurendab sageli karedust 50% või rohkem. Nutikas orientatsioon, mis minimeerib toetamata udunahad-, on üks tõhusamaid varajasi optimeerimisi.

Kihi paksus ja laserparameetrid

Õhemad kihid (tavaliselt 20–40 µm) parandavad eraldusvõimet ja viimistlevad pikema ehitusaja hinnaga. Laseri võimsus, skaneerimiskiirus ja luukide vahe tuleb täpselt reguleerida, et stabiliseerida sulamisbasseini ja vähendada pritsmeid.

Tugistruktuurid ja nende kokkupuutekohad

Toed on vajalikud üleulatuvate osade jaoks, kuid need jätavad eemaldamisel armid. Toe kontaktpunktide planeerimine mitte-kriitilistel pindadel vähendab viimistlustööd.

Pulbri osakeste suurus

Peenemad pulbrid annavad üldiselt parema pinnakvaliteedi, kuigi võivad mõjutada voolavust, kulusid ja taaskasutatavust.

Kuidas parandada pinnaviimistlust pärast printimist

Järeltöötlus{0}} on funktsionaalsete osade puhul harva valikuline.

Haavel- ja liivapritsitööd

Kiire ja kuluefektiivne viis pindade ühtlustamiseks ja Ra vähendamiseks (nt 5–12 µm). Suurepärane alumiiniumist jäsemete eemaldamiseks ja üldiseks puhastamiseks.

CNC-töötlus kui järelprotsess

Ideaalne suure-tolerantsiga funktsioonide ja kriitiliste pindade jaoks, saavutades kergesti Ra 0,8 µm või parema. Hübriidtootmine (trükk + masin) on üha tavalisem.

Titaani ja roostevaba terase elektrolihvimine

See elektrokeemiline meetod eemaldab materjali valikuliselt sileda, passiivse, korrosioonikindla -korrosioonikindla viimistluse - jaoks, mis on eriti väärtuslik meditsiiniliste implantaatide puhul.

Messingist osade vibroviimistlus

Meedia trummeldamine tagab keerukatele või väikestele{0}}osadele ühtlase esteetilise poleerimise.

Päris-maailma rakendusnäited:

Meditsiinilised implantaadid: bioühilduvuse ja väsimuskindluse tagamiseks on kombineeritud elektropoleerimine koos töötlemisega.

Lennundusklambrid: koormust{0}}kandvate pindade töötlemine, jättes samal ajal mitte-kriitilised alad randi-puhastamiseks.

Tarbekaubad: visuaalse atraktiivsuse ja puutetundlikkuse tagamiseks vibro- või terapuhastus.

Tööstusstandardid ja spetsifikatsioonid, mida peaksite teadma

ISO 4287 / ASME B46.1 - Mõõtmisstandardid

Need määravad, kuidas Ra, Rz ja muid parameetreid mõõdetakse ja tarnijate järjepidevuse tagamiseks aruandlus esitatakse.

Mida nõuavad Ra väärtused erinevad tööstusharud

Lennundus ja meditsiin: sageli Ra<1.6 µm (frequently <0.8 µm) on critical surfaces for fatigue and biocompatibility.

Autotööstus: 1,6–3,2 µm funktsionaalsete komponentide puhul.

Üldine/tarbija: olenevalt rakendusest võib piisata 3,2–6.3+ µm.

Tabel: tööstusharu standardite näited

Levinud väärarusaamad metallist 3D-printimise pinnakvaliteedi kohta

1. eksiarvamus: kallimad masinad tarnivad alati sujuvamaid osi. Tegelikkus: seadmete kvaliteet aitab, kuid ehitusparameetritel, osade disainil, orientatsioonil ja järeltöötlusel on palju suurem mõju.

2. eksiarvamus: järeltöötlus{1}} võib kergesti muuta mis tahes osa peegelviimistluseks. Tegelikkus: võimalikud on märkimisväärsed täiustused, kuid keerukad sisegeomeetriad või õhukesed seinad piiravad ühtseid tulemusi ja lisavad kulu/aega.

3. eksiarvamus: osa kõikidel pindadel on sarnane karedus. Tegelikkus: üles--naha ja alla-naha erinevused võivad olla dramaatilised, - kujundage alati orientatsiooni silmas pidades.

Võtke kohe ühendust

Metalli 3D-printimise pinnakaredus ei ole viga -, see on võimsa tehnoloogia juhitav omadus. Kui mõistate ja käsitlete seda õigesti, avate disainivõimalused, millele lahutavad meetodid lihtsalt ei sobi, saavutades samal ajal teie rakenduse nõutud jõudluse sihitud järeltöötluse{3}} kaudu.

Ärge laske esialgsel tekstuuril teie projekti tagasi hoida. Meie meeskonnal on laialdased kogemused optimeeritud alumiiniumist, titaanist ja messingist metallist 3D-prinditud osade tarnimisel, millel on õige pinnakvaliteet-reaalseks kasutamiseks. Võtke meiega ühendust juba täna, et saada kohustustevaba kujundusülevaade, materjalisoovitused või kohandatud hinnapakkumine. Muutkem teie ideed tõhusateks-toimivateks komponentideks -, võtke kohe ühendust ja vaadakem, kuidas asjatundlik partner saab hakkama.