Levinud{0}}metallist 3D-prinditud osade töötlemis- ja viimistlusmeetodid

Metallist 3D-prinditud osad väljuvad ehituskambrist harva lõplikus kasutatavas olekus. Kuna -prinditud pinnad kannavad tavaliselt nähtavaid kihijooni, paagutatud või osaliselt sulanud pulbriosakesi ja toetavad-struktuuri tunnistusi, mis tuleb kõrvaldada enne, kui osa on funktsionaalseks kasutamiseks, kokkupanekuks või esteetiliseks esitlemiseks valmis. Metallist 3D-prinditud osade levinumate viimistlusmeetodite hulka kuuluvad käsitsi lihvimine, liivapritsiga töötlemine, trummeltöötlemine, vibro-/tsentrifugaallihvimine, abrasiivvooluga töötlemine (ekstrudeeritud hoonimine), galvaniseerimine ja elektropoleerimine ning täppistöötlus, lihvimine ja EDM (elektrilahendusega töötlemine). Iga meetodi eripära on kirjeldatud allpool.

Lihvimisel kasutatakse detaili pinna mehaaniliseks lihvimiseks otse käsitsi tööriistu, nagu liivapaber ja viilid, ning see võib oluliselt parandada pinna karedust. Lihvitud osade pinnaviimistlus paraneb kolm kuni viis korda ning meetod on eriti tõhus kihijoonte, teravate servade ja muude trükkimise käigus jäänud lokaalsete pinnadefektide eemaldamisel. Käsitsi lihvimine on paindlik - operaator saab suunata tähelepanu täpselt sinna, kus seda vaja on, töötades ümber keerulise geomeetria, mille saavutamine automatiseeritud protsessidel võib olla raske -, kuid see on suhteliselt töömahukas- ja aeglane. Seetõttu kipub see kõige paremini sobima väikeste tootmispartiide või osa spetsiifiliste omaduste sihipäraseks, lokaalseks viimistlemiseks, mitte kogu tootmistsükli üldiseks töötlemiseks.

Liivapritsimisel kasutatakse suruõhku abrasiivse keskkonna - alumiiniumoksiidi, roostevabast terasest helmeste või klaashelmeste (muude võimaluste hulgas -) suure kiirusega suunamiseks detaili pinnale, mis annab sõltuvalt valitud kandjast ühtlase mati või läikiva viimistluse. Selle eelised hõlmavad järgmist:

Ehitusprotsessist jäänud pinnakriimude ja tööriistajälgede kiire eemaldamine;

Detaili mõõtmete täpsus ei muutu, töötlemine lõpetatakse tavaliselt vaid mõne minutiga;

Reguleeritav töötlemise intensiivsus õhurõhu reguleerimise abil - madalamat rõhku saab kasutada pinna värvi ja välimuse muutmiseks, samas kui kõrgem rõhk võimaldab eemaldada teravaid servi ja väikeseid eendeid.

Liivaprits sobib hästi keeruka geomeetriaga detailide partiitöötlemiseks, kuna pihustusmuster võib ulatuda süvenditesse ja kontuuride ümber, millele jäikade abrasiivsete tööriistadega oleks raske ligi pääseda, muutes selle üheks mitmekülgsemaks ja laialdasemalt kasutatavaks metallist AM-osade viimistlusmeetodiks.

Pööramine asetab osad koos abrasiivse kandjaga - (nt keraamiline kandja või teraskandja -) pöörlevasse trumlisse või tünni, kus osade ja kandja vaheline mehaaniline hõõrdumine silub pinda aja jooksul. Selle meetodi peamised omadused on järgmised:

See sobib kõige paremini suhteliselt lihtsa geomeetriaga osadele, nagu silindrilised või plokk{0}}kujulised komponendid, kus trummeldamine võib kogu pinnaga ühtlaselt kokku puutuda;

Samaaegselt saab töödelda mitut osa, mis annab meetodi suhteliselt suure läbilaskevõime partii viimistlemiseks;

Selle tõhusus sisepindadel või keerulistes struktuurides on piiratud, kuna trummeldatav meedium ei pruugi jõuda sisekanalitesse, sügavatesse süvenditesse või keerulistesse võrestruktuuridesse -, mis on tõeline piirang, arvestades, kui sageli kasutatakse metallist AM-i täpselt selliste sisemiste geomeetriate loomiseks.

Vibratsiooni- ja tsentrifugaallihvimisel kasutatakse tsentrifugaalseid ketas- või silindrilisi süsteeme, milles tsentrifugaaljõud ajab abrasiivset ainet vastu detaili pinda, et tagada suure{0}}energia ja suure{1}}mahuga viimistlus. Selle peamised eelised hõlmavad järgmist:

Kiire materjalieemaldus, mistõttu sobib see hästi poleerimiseks, jäme eemaldamiseks ja servade{0}}ümardamiseks;

Sobivus väikeste osade partiitöötlemiseks, kuigi kaasatud spetsialiseeritud seadmed on suhteliselt kõrgemad kui lihtsamad meetodid, nagu lihvimine või trummeldamine.

Kuna protsess kontsentreerib energiat intensiivsemalt kui tavaline trummeldamine, võib see saavutada minutitega selle, mida tavapärase trummeldamise saavutamiseks võib kuluda tunde, mis muudab selle atraktiivseks tootmiskeskkondades, kus läbilaskevõime on sama oluline kui pinna kvaliteet.

Abrasiivvooluga töötlemine, tuntud ka kui ekstrudeerimine, kasutab hüdraulilist kolvi, et sundida viskoosset abrasiivset ainet -, mis on koormatud peente abrasiivsete osakestega -, edasi-tagasi läbi tooriku sisepindade, näiteks aukude, kanalite või õõnsuste, saavutades täpse kujundi seestpoolt väljapoole. Selle meetodi omadused hõlmavad järgmist:

Täpne juhtimine sisepinna geomeetria üle, mis on võimeline moodustama ühtseid raadiusi või eemaldama sisekäikudest jämesid;

Kohaldatavus piirkondades, kus traditsiooniliste poleerimisprotsesside jaoks on raske või võimatu jõuda - sisekanaliteni ja keerulistesse õõnsustesse, mis on suurepärane näide, ning piirkond, kus metallist 3D-printimine loob sageli geomeetria, millele tavapärase viimistlusega lihtsalt ei pääse;

Kontrollitav materjali eemaldamine, kuigi töötlemisaeg kipub olema pikem kui mehaaniliste pinnameetodite puhul, kuna soovitud viimistluse saavutamiseks tuleb detaili korduvalt läbi lasta abrasiivset voolu.

Galvaniseerimisel kasutatakse elektrivoolu metalliioonide sadestamiseks lahusest -, nagu kuld, hõbe või kroom -, detaili pinnale, moodustades õhukese funktsionaalse või dekoratiivse kihi. Selle põhieesmärgid hõlmavad kulumiskindluse, korrosioonikindluse, elektrijuhtivuse ja üldise välimuse parandamist, mistõttu on see tavaline valik, kui metallist AM-osa vajab funktsionaalseid omadusi, mis on suuremad kui ainult põhiprinditud materjal.

Elektropoleerimine seevastu kasutab elektrivoolu, et lahustada materjal detaili pinnalt, vähendades pinna karedust, siludes mikroskoopilisi piike ja orge. See sobib eriti hästi ebakorrapärase kujuga osade poleerimiseks, kus mehaaniliste poleerimistööriistadega on raskusi ühtlase kontakti säilitamisega, ning see võib oluliselt parandada pinna välimust ja vähendada hõõrdumisega seotud pinnadefekte.

Mõlemad protsessid nõuavad voolutiheduse ja elektrolüütide koostise hoolikat kontrollimist, et saavutada ühtseid ja korratavaid tulemusi. Peamine erinevus nende vahel seisneb selles, et galvaniseerimine on aditiivne protsess - materjal sadestatakse pinnale -, samas kui elektrooniline poleerimine on lahutav protsess - materjal eemaldatakse pinnalt. Selle eristuse mõistmine on praktikas oluline, kuna antud tolerantsinõude jaoks vale valimine võib kas lisada soovimatut paksust või eemaldada rohkem materjali, kui detaili mõõtmete varu talub.

Masintöötlemisel ja lihvimisel kasutatakse CNC-freese, treipinke ja sarnaseid seadmeid, et lõigata materjali otse detailist eemale, saavutades -täpse mõõtmete ja kuju kontrolli. Selle marsruudi kaudu saavutatav pinnaviimistlus võib ulatuda alla Ra 0,8 μm, mis on sileduse tase, millele enamik -prinditud või meediumiga-viimistletud pindu üksinda ei sobi.

Elektrilahendusega töötlemine (EDM) kasutab materjali erodeerimiseks elektroodi ja töödeldava detaili vahel elektrilist sädelahendust, mistõttu sobib see hästi karastatud sulamite või keeruliste sisemiste õõnsuste viimistlemiseks, kuhu lõiketööriistaga on raske ligi pääseda. Selle peamiseks puuduseks on töötlemiskiirus, mis kipub olema tunduvalt aeglasem kui tavalisel töötlemisel.

Nii töötlemine/lihvimine kui ka elektrooniline väljatöötlus nõuavad spetsiaalseid seadmeid ja kvalifitseeritud operaatoreid ning need on üldiselt reserveeritud osadele, millel on ranged tolerantsinõuded - lennunduskomponendid, mis on tüüpiline näide, kus mõõtmete täpsus ja pinna terviklikkus mõjutavad otseselt detailide jõudlust ja ohutusvaru.

Metallist 3D-prinditud detaili õige viimistlusmeetodi valimine sõltub detaili konstruktsiooni geomeetriast, selle täpsusnõuetest ja tootmismahust. Mehaanilised meetodid, nagu lihvimine ja liivapritsiga töötlemine, sobivad hästi kiireks ja üldotstarbeliseks pinnatöötluseks, kus töötlemisaeg on olulisem kui võimalikult rangete tolerantside saavutamine. Keemilised ja elektrokeemilised meetodid, nagu elektrooniline poleerimine ja galvaniseerimine, valitakse tavaliselt funktsionaalse jõudluse - korrosioonikindluse, juhtivuse või kulumisomaduste - parandamiseks, mitte ainult kosmeetilistel põhjustel. Suure täpsusega protsessid, nagu mehaaniline töötlemine ja elektromagnetiline töötlemine, on reserveeritud osadele, mis peavad vastama rangetele tolerantsinõuetele, kui lisakulud ja töötlemisaeg on põhjendatud rakenduse kriitilisusega.

Reaalses-tootmises on tavaline kombineerida mitut neist meetoditest ühe viimistlemise töövoo sees -, näiteks töödeldakse detaili liivapritsiga, et eemaldada pinnakatet ja ühtlustada selle välimust, millele järgneb kriitiliste pindade sihipärane töötlemine ja viimistlemine elektropoleerimisega, et saavutada nii sile pind kui ka valmis komponendi parem korrosioonikindlus. Selline kihiline lähenemine võimaldab tootjatel tasakaalustada kulusid, läbilaskevõimet ja lõpposade kvaliteeti, selle asemel, et toetuda ühele-järeltöötlusmeetodile, et täita kõik nõuded korraga.