Уобичајене пост{0}}методе обраде и завршне обраде металних 3Д штампаних делова

Метални 3Д штампани делови ретко напуштају комору за израду у коначном употребљивом стању. Како-штампане површине обично носе видљиве линије слоја, синтероване или делимично растопљене честице праха и подржавају-обележје структуре које треба да се адресирају пре него што део буде спреман за функционалну употребу, склапање или естетску презентацију. Уобичајене методе завршне обраде металних 3Д штампаних делова укључују ручно брушење, пескарење, превртање, вибрационо/центрифугално брушење, машинску обраду абразивним током (екструдирање), галванизацију и електрополирање, и прецизну машинску обраду, брушење и ЕДМ (машинска обрада са електричним пражњењем). Специфичности сваке методе су наведене у наставку.

Брушење користи алате као што су брусни папир и турпије за механичко брушење површине дела директно ручно, и може значајно побољшати храпавост површине. Брушени делови могу да виде побољшање површинске обраде за фактор од три до пет, а метода је посебно ефикасна у уклањању линија слоја, оштрих ивица и других локализованих површинских недостатака преосталих од процеса штампања. Ручно брушење је флексибилно -, а оператер може да усмери пажњу тачно тамо где је потребно, радећи око сложене геометрије коју би аутоматизовани процеси могли тешко достићи -, али је релативно радно-интензивно и споро. Због тога има тенденцију да буде најпогоднији за мале производне серије или за циљану, локализовану завршну обраду на специфичним карактеристикама дела, а не за општу обраду целе производње.

Пескарење користи компримовани ваздух за покретање абразивног медија - алуминијум оксида, перли од нерђајућег челика или стаклених перли, између осталих опција -, на површину дела великом брзином, стварајући уједначену мат или сјајну завршну обраду у зависности од изабраног медија. Његове предности укључују:

Брзо уклањање површинских огреботина и трагова алата који су остали иза процеса израде;

Нема промене у тачности димензија дела, са обрадом која се обично завршава за само неколико минута;

Подесиви интензитет третмана кроз контролу ваздушног притиска - нижи притисак се може користити за промену боје и изгледа површине, док виши притисак омогућава уклањање оштрих ивица и малих избочина.

Пескарење је погодно за серијску обраду делова сложене геометрије, пошто узорак прскања може да допре до удубљења и око контура којима би било тешко приступити чврстим абразивним алатима, што га чини једном од свестранијих и широко коришћених метода завршне обраде металних АМ делова.

Превртање ставља делове заједно са абразивним медијумом - као што су керамички или челични медијуми - унутар ротирајућег бубња или бурета, где механичко трење између делова и материјала изглађује површину током времена. Главне карактеристике ове методе укључују:

Најприкладнији је за делове са релативно једноставном геометријом, као што су компоненте у облику цилиндра или блокова{0}}, где превртање може да оствари конзистентан контакт преко површине;

Више делова се може обрадити истовремено, дајући методу релативно високу пропусност за завршну обраду серије;

Његова ефикасност на унутрашњим површинама или сложеним структурама је ограничена, пошто медиј за превртање можда неће моћи да допре до унутрашњих канала, дубоких удубљења или сложених решеткастих структура - што је стварно ограничење с обзиром на то колико често се метални АМ користи управо за производњу таквих унутрашњих геометрија.

Вибрационо и центрифугално брушење користи центрифугалне дискове или цилиндричне системе, у којима центрифугална сила гура абразивне медије на површину дела да би се обезбедила висока{0}}енергетска,-завршна обрада. Његове основне предности укључују:

Брзо уклањање материјала, што га чини погодним за полирање, уклањање ивица и операције{0}}заобљења ивица;

Погодност за серијску обраду малих делова, иако укључена специјализована опрема носи релативно веће трошкове унапред од једноставнијих метода попут брушења или превртања.

Пошто процес концентрише енергију интензивније од стандардног превртања, може да постигне за неколико минута оно што конвенционалном превртању може бити потребно сатима да се постигне, што га чини атрактивним за производна окружења у којима је пропусност важан колико и квалитет површине.

Машинска обрада абразивним током, такође позната као екструдирано хоновање, користи хидраулички клип да форсира вискозни абразивни медијум - напуњен финим абразивним честицама - напред-назад кроз унутрашње површине радног предмета, као што су рупе, канали или шупљине, постижући прецизност изнутра напоље. Карактеристике ове методе укључују:

Прецизна контрола геометрије унутрашње површине, способна за формирање конзистентних радијуса или уклањање неравнина са унутрашњих пролаза;

Применљивост на регионе у којима је тешко или немогуће традиционалним процесима полирања да дођу до - унутрашњих канала и сложених шупљина, што је најбољи пример, и област у којој 3Д штампање метала често производи геометрију којој конвенционална завршна обрада једноставно не може да приступи;

Контролисано уклањање материјала, иако време обраде има тенденцију да буде дуже него код механичких површинских метода, пошто абразивни ток мора да се прође кроз део више пута да би се постигао жељени завршетак.

Галванизација користи електричну струју за таложење металних јона из раствора - као што је злато, сребро или хром - на површину дела, формирајући танак функционални или декоративни слој. Његове главне сврхе укључују побољшање отпорности на хабање, отпорност на корозију, електричну проводљивост и свеукупни изглед, што га чини уобичајеним избором када су металном АМ делу потребна функционална својства изнад онога што само основни штампани материјал може да пружи.

За разлику од тога, електрополирање користи електричну струју за растварање материјала са површине дела, смањујући храпавост површине изглађивањем микроскопских врхова и долина. Посебно је погодан за полирање делова неправилних облика, где би се механички алати за полирање борили да одрже равномеран контакт, а може значајно да побољша изглед површине и смањи површинске дефекте{1}}повезане са трењем.

Оба процеса захтевају пажљиву контролу густине струје и састава електролита да би се постигли доследни, поновљиви резултати. Кључна разлика између њих је у томе што је галванизација адитивни процес - материјал се наноси на површину - док је електрополирање процес одузимања - материјал се уклања са површине. Разумевање ове разлике је важно у пракси, пошто избор погрешног за дати захтев толеранције може или додати нежељену дебљину или уклонити више материјала него што дозвољена димензија дела може толерисати.

Обрада и брушење користе ЦНЦ глодалице, стругове и сличну опрему за директно сечење материјала од дела, постижући високу{0}}прецизну контролу димензија и облика. Завршне обраде површина које се могу постићи овим путем могу досећи испод Ра 0,8 μм, ниво глаткоће који већина -штампаних или медијски{4}} готових површина не може сама да постигне.

Машинска обрада са електричним пражњењем (ЕДМ) користи електрично пражњење искре између електроде и радног предмета за еродирање материјала, што га чини погодним за завршну обраду каљених легура или сложених унутрашњих шупљина до којих би било тешко доћи помоћу алата за сечење. Његов главни недостатак је брзина обраде, која има тенденцију да буде знатно спорија од конвенционалне машинске обраде.

И обрада/брушење и ЕДМ захтевају специјализовану опрему и квалификоване оператере, и генерално су резервисани за делове са строгим захтевима толеранције - ваздухопловне компоненте су репрезентативни пример, где тачност димензија и интегритет површине директно утичу на перформансе дела и безбедносне маргине.

Избор правог метода завршне обраде за метални 3Д штампани део зависи од структурне геометрије дела, захтева за прецизношћу и обима производње. Механичке методе као што су брушење и пескарење су веома погодне за брзу површинску-обраду опште намене где је време обраде важније од постизања најстрожих могућих толеранција. Хемијске и електрохемијске методе као што су електрополирање и галванизација се обично бирају ради побољшања функционалних перформанси - отпорности на корозију, проводљивости или хабања -, а не само из козметичких разлога. Високо{7}}процеси као што су машинска обрада и ЕДМ резервисани су за делове који морају да испуњавају строге захтеве толеранције, где су додатни трошкови и време обраде оправдани критичношћу апликације.

У стварној-светској производњи, уобичајено је комбиновати неколико ових метода у оквиру једног тока завршне обраде -, на пример, пескарење дела да би се уклонио површински каменац и уједначио његов изглед, праћено циљаном обрадом на критичним површинама које се спајају и завршно полирање како би се постигла глатка површина и побољшана отпорност на корозију на готовој компоненти. Ова врста вишеслојног приступа омогућава произвођачима да уравнотеже цену, проток и квалитет финалног дела, уместо да се ослањају на било који метод накнадне{3}}обраде да би испунили све захтеве одједном.