Millised on tavalised raskused metalli 3D-printimise{0}}järeltöötlemisel?

1. Pinna kareduse juhtimine: "tühjalt" üleminek "valmistootele"
Kuna metallist 3D-printimine kogub asju kihtidena, on pinnal astmeline tekstuur, mille karedus (Ra väärtus) on tavaliselt vahemikus 6–12 μm. See on oluliselt karedam kui traditsiooniline töötlemine, mille kareduse väärtus on 0,8–1,6 μm. Näiteks lennukimootori labade jahutuskanali siseseina karedus tuleb hoida alla 3 μm, vastasel juhul vähendab see oluliselt soojusülekande efektiivsust.
Probleemid tehnoloogiaga:
Tugistruktuur: printimise ajal rakendatav tugistruktuur, mis hoiab ära asjade kuju muutumise, võib pärast eemaldamist jätta pinnale lohke või konarusi.
Pulbri adhesioon: kui pulbriosakesed ei sula täielikult, kleepuvad nad pinnale, mida nimetatakse "sferoidiseerimiseks".
Kihtidevahelised liimimisjäljed: laserskaneerimise radade ristumiskohtades võivad tekkida väikesed konarused.
Vastus:
Keemiline poleerimine: happeliste või leeliseliste lahuste kasutamine pinnakihi valikuliseks lahustamiseks võib muuta selle siledamaks kui 1 μm, kuid liigse korrosiooni vältimiseks peate olema väga ettevaatlik, kui kauaks jätate selle lahusesse.
Liivapritsiga töötlemine: ühtlane matt pind saadakse pinnale suure-kiire liivavooluga löömisel. See on hea keerukate sisemiste õõnsuste jaoks, kuid see võib tekitada ka uusi pinnavigu.
Elektrolüütiline poleerimine: see meetod kasutab pinna tasandamiseks mikroskoopilisel tasemel elektrokeemilisi põhimõtteid. See võib pakkuda peegelefekti (Ra<0.1 μ m), but the equipment is expensive.
2. Sisemiste defektide parandamine: võti asjade tihedamaks ja paremaks muutmisel.
Metallist 3D-prinditud osade sisemuse poorsus on tavaliselt 0,1–5%. Need väikesed vead võivad põhjustada pragude tekkimist, mis lühendab oluliselt osade väsimuseaega. Näiteks titaanisulamist implantaadid, mille poorsus on suurem kui 0,5%, ei pruugi luuga integreeruda.
Probleemid tehnoloogiaga:
Poorid: kui laseri intensiivsus on liiga madal või pulbris on liiga palju hapnikku, võib sulabassein puruneda.
Ebapiisav sulandumine: nõrk side kihtide vahel, mis viib mikrokihistumiseni.
Pragu: kuum või külm pragu, mis tekib jääkpinge tekkimisel.
Vastus:
Kuum isostaatpressimine (HIP): materjalile avaldatakse tugevat survet (100–200 MPa) ja kuumust (900–1200 kraadi). See muudab selle kuju, sulgeb sisemised poorid ja suurendab selle tihedust üle 99,9%. Näiteks on HIP-töötlus kolmekordistanud GE Aviationi toodetud LEAP-mootorite kütusepihustite tööiga.
Lokaalne imbumine: vaakumimmutusmeetod täidab metalli{0}}põhiste komposiitmaterjalide olulised kohad, mistõttu sobib see õhukeste seintega konstruktsioonide kinnitamiseks.
Laseriga ümbersulatamine: pinna- või sisedefektidega piirkondade teine ​​skannimine võib aidata parandada tera, kuid see võib lisada ka uusi termilisi pingeid.
3. Jääkpinge juhtimine: süsteemitehnoloogia deformatsiooni kontrollimiseks
Kui metallile prinditakse 3D, võib kiirest kuumenemisest ja jahutamisest tulenev termiline pinge läheneda 50–80% materjali voolavuspiirist. See võib põhjustada osade moonutusi, purunemist või kuju muutumist. Jääkpinge võib suurtes karkasskonstruktsioonides esile kutsuda mitmemillimeetrise deformatsiooni, mis on tunduvalt suurem kui lubatav.
Probleemid tehnoloogiaga:
Ebaühtlane pingejaotus: keerulised geomeetrilised kujundid põhjustavad suuri muutusi temperatuurigradientides.
Substraadi piiramise efekt: komponendi kokkupuutepunktis aluspinnaga tekib pinge, mis võib kergesti põhjustada kihtidevahelise kihistumise.
Mitme-materjaliga printimise väljakutse: asjaolu, et erinevad materjalid paisuvad erineva kiirusega, suurendab stressi kiiremini.
Vastus:
Enne printimist soojendage aluspinda temperatuurini 200 kuni 500 kraadi Celsiuse järgi, et vähendada temperatuuride erinevust. Näiteks on Yunyao Shenwei Precision-seeria masinatel 500-kraadine substraadi eelsoojendusfunktsioon, mis vähendab titaanisulamist trükitud osade pragunemise võimalust.
Skannimisstrateegia optimeerimine: kasutage "saarte skannimist" või "malelaua skannimist", et hajutada soojussisendit ja hoida seda ühes kohas liiga kuuma eest.
Stressi leevendav lõõmutamine: pärast printimist töödeldakse isolatsiooni 600–700 kraadi juures, et vabaneda enam kui 80% pingest, mis on endiselt olemas.
4. Mõõtmete täpsuse garantii: samm edasi "ligikaudselt vormimiselt" "võrkvormimiseni"
Metallist 3D-printimise täpsus on tavaliselt täpsusega ± 0,1 mm, kuid detailide puhul, mis peavad olema väga täpsed, nagu näiteks kella hammasrattad, on vaja täiendavat töötlemist. Kuid keeruliste sisemiste õõnsuste struktuuridega on väga raske töötada, sellised võrekonstruktsioonid ja standardne freesimine või elektrilahenduse töötlemine (EDM) võivad sisemist struktuuri kahjustada.
Probleemid tehnoloogiaga:
Kahanemisdeformatsioon: Kui metall jahtub, väheneb selle maht, mis põhjustab mõõtmete muutumise.
Tugikonstruktsioonide häired: jääktoestus raskendab töötlemise tugitasandi leidmist.
Õhukeseseinalised{0}}struktuurid ei ole piisavalt jäigad, seetõttu võivad töötlemisvibratsioonid tööriistad kergesti lõhkuda.
Vastus:
Kompensatsiooni kujundamine: määrake CAD-mudelis enne tähtaega kokkutõmbumise suurus (tavaliselt vahemikus 0,2% kuni 0,5%) ja kontrollige parandust, printides seda mitu korda.
Viie-teljega sidemetöötlus: DMG MORI LASERTEC 65 3D-seade on näide mitme-teljelisest CNC-tööpinkist, mis suudab korraga teha nii printimist kui ka freesimist.
Elektrokeemiline mehaaniline töötlemine (ECM) on meetod materjalide eemaldamiseks, ilma et oleks vaja mehaanilist lõikejõudu. See sobib hästi õhukeseseinaliste konstruktsioonide-täppistöötluseks.
5. Ühilduvus mitme materjaliga: probleem funktsionaalselt sorteeritud materjalidega
Metallist 3D-printimine liigub aeglaselt mitme materjaliga komposiidi suunas, et rahuldada kerguse, korrosioonikindluse ja juhtivuse vajadusi. Kuid asjaolu, et erinevatel materjalidel on erinevad sulamistemperatuurid ja soojuspaisumise koefitsiendid, tähendab, et nendevaheline sideme tugevus ei ole piisavalt tugev, mis võib kiiresti põhjustada delaminatsiooni või pragunemist.
Probleemid tehnoloogiaga:
Pulbri ristsaastumine-: pulbri jääklahtrites mitme materjaliga printimiseks halvendab materjalide puhtust.
Protsessi parameetrite konflikt: erinevad materjalid tuleb sobitada erineva laservõimsuse, skannimiskiiruse ja muude sätetega.
Liidese jõudlus halveneb: erinevate materjalide kokkupuutel tekivad kiiresti rabedad faasid.
Vastus:
Modulaarne pulbri toitesüsteem: Näiteks Yunyao Shenwei RESEARCH-seeria seadmetel on sõltumatud pulbri etteandepaagid, mis võimaldavad teil vahetada erinevaid materjalikihte.
Liidese eeltöötlus: kasutage laserpuhastust või plasmapihustamist, et liides paremini kleepuks.
Numbrilise simulatsiooni optimeerimine: kasutage ANSYS-i või COMSOL-i tarkvara, et modelleerida, kuidas erinevate materjalide termilised ja mehaanilised omadused printimise ajal omavahel suhtlevad. See aitab teil määrata õiged parameetrid.
6. Õige tasakaalu leidmine kulude ja tõhususe vahel: suurim probleem suuremahulise-tootmise puhul
Metal 3D printing costs 30% to 70% of the entire cost of a product, and the processing time is long (typically 2–5 times the printing time), which makes it hard to use in mass production. For example, the traditional casting procedure for a car engine's cylinder block costs roughly 500 yuan per piece. The cost of 3D printing and post-processing, on the other hand, might be more than 3000 yuan.
Probleemid tehnoloogiaga:
Kõrged seadmete kulud: tipptasemel-viie-teljega töötlemiskeskused maksavad üle 5 miljoni jüaani, samas kui HIP-seadmed võivad maksta kuni 20 miljonit jüaani.
Protsessi ahela pikkus: peate tegema mitu sammu, näiteks kuumutama, lõikama traati, eemaldama toe, poleerima ja uuesti poleerima.
Madal automatiseerituse tase: keerukate osade{0}}järeltöötlemiseks on endiselt vaja käsitsitööd, mis muudab selle vähem tõhusaks.
Vastus:
Tootmisliinide nutikas integreerimine: kasutage AGV-kärusid 3D-printerite, kuumtöötlusahjude ja töötluskeskuste ühendamiseks, et kogu protsess käiks automaatselt. Näiteks Platinum Technology BLT-S800 seadmed pakuvad sisseehitatud-võrgutuvastus- ja kohanduvaid töötlemisvõimalusi.
Lisatootmine: pärast printimist tehtavate etappide arvu vähendamiseks sünkroonige osaline töötlemine trükkimise ajal. Mazaki INTEGREX i-400AM masinad saavad lülituda laserkatte ja freesimise vahel.
Digitaalse protsessi planeerimine: Siemens NX või Magicsi tarkvara kasutamine parima töötlusraja leidmiseks ja tühikäigu vähendamiseks.