Шта је накнадна{0}}обрада за 3Д штампање метала? Зашто је неопходна накнадна{2}}обрада?

一, шта је пост{0}}обрада за 3Д штампање метала и који су њени главни циљеви
Накнадна{0}}обрада метала 3Д штампањем је низ корака који се предузимају на штампаним деловима након што се заврши производња металних адитива. Ови кораци укључују поправљање, оптимизацију и обраду делова како би се отклонили производни недостаци, побољшали индикатори перформанси и задовољиле потребе одређених апликација. Његови главни циљеви се могу сумирати као:

Побољшање квалитета: ослободите се проблема као што су недостаци међуслојног лепљења и грубе површине које делове чине мање поузданим.
Оптимизација перформанси: Топлотна обрада, модификација површине и други третмани могу побољшати важне квалитете материјала као што су чврстоћа, тврдоћа и отпорност на корозију.
Корекција димензија: Надокнадите термичку деформацију и скупљање до којих долази током штампања како бисте били сигурни да делови задовољавају захтеве толеранције дизајна.
Функционална интеграција: дајући комадима компликованије укупне перформансе јачањем њихове структуре или комбиновањем различитих материјала.
На пример, у ваздухопловној индустрији, метална 3Д штампа се користи за израду општег оквира одређене врсте резервоара за гориво ракетних мотора. Затим се користи третман врућим изостатичким пресовањем (ХИП) да би се отклониле било какве унутрашње поре. Након тога, ЦНЦ глодање се користи за обликовање заптивне површине, а елоксирање се користи како би се учинило отпорнијим на корозију. Ова серија поступака након обраде чини делове 30% јачим, 40% лакшим и способним за заптивање у веома тешким условима.

2, Главни технолошки систем за накнадну{1}}обраду
Постоје четири технолошка модула у накнадној-обради металног 3Д штампања: уклањање материјала, топлотна обрада, површинска обрада и структурно ојачавање. Сваки модул је део већег решења које функционише у различитим ситуацијама.

1. Уклањање материјала: резбарење са тачношћу од "грубо" до "фино"
Метални 3Д штампани предмети често се не могу одмах користити јер имају заостале потпорне структуре и грубе површине (вредности Ра могу бити и до 10–20 μм). Техника уклањања материјала користи механичку обраду, ласерско сечење или хемијску корозију да би се урадило следеће:

Да бисте уклонили потпорну структуру, користите алате за љуштење уз помоћ криогена- или механичко сечење да бисте били сигурни да је ослонац потпуно уклоњен без оштећења одштампаног предмета. На пример, штампани део главчине аутомобилског точка је замрзнут на ниској температури, што чини носећу конструкцију крхком и лакшом за скидање. Ово повећава ефикасност за 50%.
Завршна обрада површине: ЦНЦ глодање, брушење или полирање може учинити храпавост површине мањом од Ра0,8 μм. Обрадни центар са пет-осних спојница је коришћен за полирање површине канала протока након штампања лопатица одређеног мотора авиона. Ово је смањило отпор протока ваздуха за 15%.
Корекција величине: Користите опрему за координатно мерење да бисте добили повратне податке и поправили све промене у величини које се дешавају током штампања коришћењем механичке обраде. Технологија микро глодања одржава тачност димензија штампаног медицинског имплантата унутар ± 0,01 мм, што је оно што је потребно за хируршко уметање.
2. Термичка обрада:-промена у контроли перформанси микроструктуре
Термичком обрадом се ослобађају заостала напрезања која се стварају током штампања (до 50% до 70% границе повлачења материјала) и побољшава зрнасту структуру материјала регулацијом кривуље грејања и хлађења. Неке уобичајене методе су:

Третман жарењем: Загрејте део испод температуре на којој може да се рекристализује и одржавајте га топлим да бисте се ослободили унутрашњег стреса и учинили га флексибилнијим. Третман вакуумског жарења смањио је заостало напрезање за 80% и утростручио век трајања ортопедског имплантата од легуре титанијума након штампања.
Чврсти раствор и третман старењем: За материјале као што су високотемпературне легуре на бази никла-базиране-, третман чврстим раствором раствара фазу јачања, а затим третман старењем узрокује формирање финих талога, што у великој мери повећава чврстоћу на високим-температурама. Након штампања турбинског диска за дати авионски мотор, чврсти раствор и третман старењем побољшали су његову отпорност на пузање на 650 степени за 40%.
Вруће изостатичко пресовање (ХИП) користи и високу температуру (обично 0,7–0,9 пута више од тачке топљења материјала) и висок притисак (100–200 МПа) да би се ослободио унутрашњих пора и учинио материјал гушћим. Након штампања одређеног дела сателитске структуре, ХИП обрада је подигла густину са 99,2% на 99,95% и границу замора за 25%.
3. Површинска обрада: од „функционализације“ до „интелигентизације“ у површинском инжењерству
Модификовањем површинске морфологије или хемијског састава објеката, технологија површинске обраде даје им специфичне карактеристике укључујући отпорност на корозију, хабање и биокомпатибилност. Неке уобичајене технологије су:

Пескарење и полирање: Пескарење користи брзе{0}}честице песка које се крећу да ударе у површину, чинећи је равномерно грубом (Ра3,2–6,3 μм) и помажу да се премаз боље држи. Полирање затим чини површину још глаткијом, испод Ра0,4 μм, како би се испуниле оптичке или заптивне потребе.
Галванизација и хемијско превлачење су два начина за додавање слојева метала или легуре на површину предмета како би били отпорнији на рђу или бољи у провођењу струје. Третман никловањем смањује стопу корозије за 90% у 3,5% раствору НаЦл након штампања специфичног дела поморског инжењеринга.
Ласерска облога: Ласерски зрак високе{0}}е енергије топи прах легуре и формира премаз дебљине 0,1–5 мм на површини предмета. То га чини далеко отпорнијим на хабање. Ласерско облагање премаза од легуре Стеллите 6 повећало је отпорност на хабање зупчаника датог комада рударске опреме за пет пута након што су штампани.
Микролучна оксидација: Керамички оксидни филм се ставља на површину легура алуминијума и магнезијума како би биле отпорније на хабање и корозију. Третман микролучном оксидацијом повећао је време отпорности на корозију на више од 1000 сати у тесту сланог спреја након штампања носача за нови енергетски пакет батерија возила.
4. Ојачање конструкције: промена перформанси са "једног материјала" на "композитну структуру"
Додавањем фаза ојачања или побољшањем путева преноса оптерећења, технологија структуралног ојачања чини делове механички боље у целини. Неки уобичајени начини су:

Ојачање влакнима: Стављање угљеничних или керамичких влакана у металну матрицу да би се направила структура композитног материјала. Након штампања, одређени део конструкције авиона је ојачан додавањем кратко резаних карбонских влакана, што га чини 30% јачим у погледу специфичне чврстоће.
Дизајнирање материјала са градијентима: Можете да промените квалитет материјала променом мешавине праха или параметара штампања. Штампани делови вентила за нуклеарну енергију имају градијентну структуру направљену од легираног нерђајућег челика на бази никла-. Ово их чини 40% отпорнијим на замор у термичком-окружењу механичког спајања.
Дизајн решеткастих структура: Коришћење оптимизације топологије да би се направиле лагане решеткасте структуре које су више од 50% лакше, али ипак јаке. Након штампања одређеног сателитског носача, он добија тетраедарску решеткасту структуру, што га чини двоструко чвршћим и 60% лакшим.
3, Потреба за накнадном-обрадом: скок са „техничке изводљивости“ на „инжењерску поузданост“
Потреба за накнадном{0}}обрадом у 3Д штампању метала произилази из сукоба између основних атрибута технологије адитивне производње и ригорозних захтева инжењерских апликација. Конкретно, његова неопходност се види у следећим аспектима:

1. Ослободите се производних недостатака и уверите се да производ ради како треба.
Топлотни стрес услед брзог загревања и хлађења, поре које се формирају када се прах не стопи у потпуности, и слабо међуслојно везивање могу учинити делове мање издржљивим и вероватније ће се поломити током процеса 3Д штампања метала. На пример, граница замора делова на бази никла-на високој температури{3}}штампаних легура без ХИП третмана може бити мања од 50% оне за коване делове; међутим, након жарења ради уклањања заосталог напрезања, век трајања кованог дела може да пређе 80%.

2. Испуните циљеве перформанси и проширите опсег апликација
Захтеви за перформансе делова у великој мери варирају у зависности од примене. У ваздухопловној индустрији, делови морају добро да раде у окружењима са високим температурама, високим притисцима и високим вибрацијама. У области медицинских уређаја, делови морају бити биокомпатибилни и отпорни на корозију из телесних течности. Аутомобилска индустрија се више бави тиме да делови буду лакши и јефтинији. Технологија накнадне{4}}обраде омогућава металним 3Д-штампаним предметима да задовоље ове специфичне потребе оптимизујући их за те сврхе. На пример, комора за сагоревање одређеног типа авионског мотора и даље може бити структурално здрава на високој температури од 1200 степени након штампања, захваљујући топлотној обради и третману премаза. Након штампања прилагођеног ортопедског имплантата од легуре титанијума, храпавост површине је смањена на Ра0,2 μм кроз третман полирања киселином, што је у великој мери побољшало адхезију коштаних ћелија.

3. Учинити економију ефикаснијом и подстаћи велике употребе
Метална 3Д штампа је јефтинија за израду компликованих структура, али су трошкови сировина (као што је прах легуре титанијума, који кошта неколико стотина јуана по килограму), амортизација опреме и утрошена енергија и даље прилично високи. Технологија накнадне обраде смањује укупне трошкове животног циклуса тако што боље користи материјале (на пример, обнавља више од 80% праха), смањује стопу отпада (на пример, смањује стопу кварова путем онлајн детекције и-корекције у реалном времену) и продужава век трајања делова (на пример, чини делове отпорнијим на корозију кроз површинску обраду). На пример, одређена производна линија за штампање главчине точкова аутомобила смањила је време потребно за производњу једног комада са 8 сати на 2 сата додавањем аутоматизованог система за накнадну{8}} обраду. Ово је довело до укупне уштеде од 35%.