Које су уобичајене методе површинске обраде за 3Д штампање метала?

1, Механичка прецизна обрада: од традиционалне израде до интелигентне надоградње
Механичка прецизна обрада изравнава површине физичким одузимањем материјала. Ово је главни начин да се заврши метална 3Д штампа. Главне ствари које ради су:
ручно полирање
Коришћење опреме као што су брусни папир и паста за полирање за полирање корак по корак може у великој мери смањити храпавост површине (вредност Ра може ићи од 10–20 μм до мање од 0,8 μм). Ова процедура, с друге стране, у великој мери зависи од радног искуства, није много поновљива или ефикасна и добра је само за прављење малих серија производа високе-вредности-са додатом вредношћу попут накита и уметности.
ЦНЦ нумеричка контрола брушења
Коришћење ЦНЦ алатних машина и дијамантских алата за сечење заједно може омогућити производњу компликованих површина са веома високом прецизношћу (± 0,01 мм). Али тешко је радити са сложеним карактеристикама као што су унутрашњи канали протока и решеткасте структуре јер је тешко доћи до алата. Техника машинске обраде са електричним пражњењем (ЕДМ) је потребна за прављење рупа за хлађење у лопатицама турбине авионских мотора, на пример.
Систем за аутоматско полирање
Зхејианг Туобо и друге компаније објавиле су роботски систем за аутоматско полирање који може истовремено уклонити потпорне структуре и полирати површине користећи 3Д визуелно позиционирање и контролу повратне спреге. Овај систем може да ради са роботима различитих компанија, као што су АББ и КУКА. То је 3–5 пута брже него да се исти посао ради ручно и задржава непрецизност површине испод ± 0,05 мм. Много се користио у областима као што су медицинска опрема и аутомобилски делови.
2. Хемијски и електрохемијски третман: контрола микроструктуре и додавање нових функција
Хемијски третман мења површину материјала растварањем или таложењем. Његове главне операције су:
полирање хемикалијама
Коришћење киселих или алкалних раствора за селективно растварање површине може да се реши недостатака попут сфероидизације и шљаке који се дешавају током штампања. На пример, хемијско полирање може учинити површину имплантата од легуре титанијума мање храпавом, крећући се од 6–12 μм до 0,2–1 μм, а такође може створити пасивацијски слој како би били отпорнији на корозију. Овај процес има значајан утицај на третман шупљих структура, али је потребна строга контрола концентрације раствора и температуре како би се избегла прекомерна корозија.
Електрохемијско полирање (ЕЦП)
Користите једносмерну струју у електролиту да селективно растворите микро избочине на површини метала. Ово ће учинити површину глатком као огледало (вредност Ра може бити 0,01 μм или мање). Много медицинске опреме користи ову методу. На пример, након ЕЦП третмана, храпавост површине зглобних протеза од легуре кобалт хрома се смањује за 90%, отпорност на хабање се повећава за три пута, а узорци слоја за штампање се могу елиминисати, испуњавајући захтеве биокомпатибилности.
анодизирање
Електролитички процеси могу створити густе оксидне превлаке (дебљине 5–20 μм) на лаким легурама као што су легуре алуминијума. Ови филмови могу значајно повећати тврдоћу (до 500ХВ) и отпорност на корозију. На пример, након третмана са тврдом анодизацијом, ваздухопловне структурне компоненте могу да издрже корозију више од 5000 сати у окружењу са 3,5% НаЦл распршивањем соли. Микропорозна природа слоја филма такође може да упије мазива и снизи коефицијент трења.
3. Технологија премаза и превлаке: комбиновање функционалне заштите и декорације
Технологија премаза ствара заштитни премаз на површини наношењем нечега физички или хемијски. Главни кораци у овом процесу су:
ПВД је скраћеница од Пхисицал Вапор Депоситион.
Коришћењем високо{0}}бомбардовања јонима за стављање тврдих премаза као што су ТиН и ЦрН на површину подлоге. Овај процес може значајно побољшати отпорност на хабање челика за калупе (продужити његов животни век за 3-5 пута), а дебљина премаза је само 1-5 μм, без утицаја на тачност димензија делова. На пример, једна компанија је користила ПВД за обраду 3Д штампаних калупа и повећала учесталост штанцања са 100.000 на 500.000 пута.
Галванизација и хемијско превлачење
Галванизација користи електролитичке реакције за таложење металних слојева (као што су Ни и Цу) на површини, што чини мању вероватноћу да кородира и проводљивије. С друге стране, хемијско превлачење користи-самокаталитичке реакције да уједначи површину (као што је хемијска обрада од легуре фосфора никла). На пример, једна компанија користи никловање без електронике за 3Д штампање хладњака од легуре бакра. Ово их чини отпорним на слани спреј 1000 сати уместо 48 сати, док и даље имају топлотну проводљивост од 200 В/(м · К) или више.
Прскање и покривање прахом
Премаз у спреју користи проток ваздуха под високим{0}}притиском за лепљење прашкастог или течног премаза на површину, стварајући заштитни слој дебљине 20–100 μм. С друге стране, распршивање праха користи електростатичку адсорпцију за равномерну дистрибуцију праха, који формира дебелу превлаку када се охлади. Ова метода ради за алате на отвореном, индустријске машине и друге ситуације. На пример, једна компанија користи премаз у праху за обраду 3Д-штампаних челичних структурних елемената, што их чини отпорним на неутрални слани спреј више од 2000 сати.
4. Нове технологије: Ласерски и композитни процеси Водећа иновација: Ласерско полирање
Коришћење ласерских зрака високе{0}}е енергије за топљење површинских материјала на малој површини, а затим проток растопљеног базена да би се површина изравнала. Ова метода може да ради на закривљеним површинама које су тешко доступне и које имају малу зону топлотног утицаја (мање или једнако 0,1 мм). На пример, одређено предузеће користи ласерско полирање за 3Д штампање високотемпературних легура на бази никла, смањујући храпавост површине са Ра 8 μм на Ра 2 μм, док механичка својства материјала остају непромењена.
Машинска обрада абразивним током (АФМ)
За полирање сложених карактеристика као што су укрштене рупе и унутрашњи канали протока, вискоеластичан абразивни материјал се струји кроз унутрашњу комору компоненте. Ова процедура може да функционише на местима до којих је тешко доћи. На пример, једна компанија користи АФМ за обраду 3Д-штампаних млазница за ваздухопловство, што чини унутрашњу површину мање храпавом (од Ра 16 μм до Ра 1,6 μм) и побољшава уједначеност протока за 20%.
Интеграција композитних процеса
Коришћење више метода обраде за заједнички рад на побољшању перформанси. На пример, одређено предузеће усваја комбиновани процес „хемијско полирање+елоксирање+ПВД премаз“ за 3Д штампање имплантата од легуре титанијума, који смањује храпавост површине на Ра 0,05 μм, побољшава отпорност на корозију за 5 пута, а чврстоћа везивања између премаза и подлоге достиже 40МПа или дуготрајну употребу имплантата. {7}.