Apakah itu pemprosesan-pasca untuk percetakan 3D logam? Mengapakah pemprosesan-siaran diperlukan?

一, Apakah pemprosesan siaran-untuk pencetakan 3D logam dan apakah matlamat utamanya
Selepas-pemprosesan percetakan 3D logam ialah satu siri langkah yang diambil pada bahagian bercetak selepas pembuatan bahan tambahan logam dilakukan. Langkah-langkah ini termasuk membetulkan, mengoptimumkan dan memproses bahagian untuk menghilangkan kecacatan pembuatan, meningkatkan penunjuk prestasi dan memenuhi keperluan aplikasi tertentu. Matlamat utamanya boleh diringkaskan sebagai:

Peningkatan kualiti: singkirkan masalah seperti kecacatan ikatan antara lapisan dan permukaan kasar yang menjadikan bahagian kurang dipercayai.
Pengoptimuman prestasi: Rawatan haba, pengubahsuaian permukaan dan rawatan lain boleh meningkatkan kualiti penting bahan seperti kekuatan, kekerasan dan ketahanan terhadap kakisan.
Pembetulan dimensi: Tebus ubah bentuk terma dan pengecutan yang berlaku semasa pencetakan untuk memastikan kepingan memenuhi keperluan toleransi reka bentuk.
Penyepaduan fungsional: memberikan prestasi keseluruhan yang lebih rumit dengan mengukuhkan strukturnya atau menggabungkan bahan yang berbeza.
Sebagai contoh, dalam industri aeroangkasa, percetakan 3D logam digunakan untuk membuat rangka umum jenis tangki bahan api enjin roket tertentu. Kemudian, rawatan tekanan isostatik panas (HIP) digunakan untuk menghilangkan sebarang liang dalaman. Selepas itu, pengilangan CNC digunakan untuk membentuk permukaan pengedap, dan rawatan anodising digunakan untuk menjadikannya lebih tahan terhadap kakisan. Siri prosedur selepas pemprosesan ini menjadikan bahagian 30% lebih kuat, 40% lebih ringan, dan mampu mengelak dalam keadaan yang sangat teruk.

2, Sistem teknologi utama untuk-pemprosesan pos
Terdapat empat modul teknologi dalam pasca-pemprosesan percetakan 3D logam: penyingkiran bahan, rawatan haba, rawatan permukaan dan pengukuhan struktur. Setiap modul adalah sebahagian daripada penyelesaian yang lebih besar yang berfungsi untuk pelbagai situasi.

1. Penyingkiran bahan: ukiran dengan ketepatan daripada "kasar" kepada "halus"
Item bercetak 3D logam selalunya tidak boleh digunakan serta-merta kerana ia mempunyai sisa struktur sokongan dan permukaan kasar (Nilai Ra boleh setinggi 10–20 μm). Teknik penyingkiran bahan menggunakan pemprosesan mekanikal, pemotongan laser atau kakisan kimia untuk melakukan perkara berikut:

Untuk mengalih keluar struktur sokongan, gunakan pengelupasan berbantu{0}}kriogen atau alat pemotong mekanikal untuk memastikan sokongan dikeluarkan sepenuhnya tanpa merosakkan objek yang dicetak. Sebagai contoh, bahagian bercetak hab roda kereta dibekukan pada suhu rendah, yang menjadikan struktur sokongan rapuh dan lebih mudah ditanggalkan. Ini meningkatkan kecekapan sebanyak 50%.
Kemasan permukaan: Pengilangan CNC, pengisaran atau penggilap boleh menjadikan kekasaran permukaan kurang daripada Ra0.8 μ m. Pusat pemesinan pautan lima-paksi telah digunakan untuk menggilap permukaan saluran aliran selepas mencetak bilah enjin pesawat tertentu. Ini mengurangkan rintangan aliran udara sebanyak 15%.
Pembetulan saiz: Gunakan peralatan pengukur koordinat untuk mendapatkan data maklum balas dan betulkan sebarang perubahan dalam saiz yang berlaku semasa pencetakan dengan menggunakan pemprosesan mekanikal. Teknologi pengilangan mikro mengekalkan ketepatan dimensi implan peranti perubatan bercetak dalam lingkungan ± 0.01mm, iaitu apa yang diperlukan untuk memasukkan pembedahan.
2. Rawatan haba: penukar-permainan dalam mengawal prestasi struktur mikro
Rawatan haba menghilangkan tegasan sisa yang terkumpul semasa pencetakan (sehingga 50% hingga 70% daripada kekuatan hasil bahan) dan menambah baik struktur butiran bahan dengan mengawal selia lengkung pemanasan dan penyejukan. Beberapa kaedah biasa ialah:

Rawatan penyepuhlindapan: Panaskan bahagian di bawah suhu di mana ia boleh menghablurkan semula dan pastikan ia hangat untuk menghilangkan tekanan dalaman dan menjadikannya lebih fleksibel. Rawatan penyepuhlindapan vakum mengurangkan tekanan sisa sebanyak 80% dan meningkatkan tiga kali ganda hayat keletihan implan ortopedik aloi titanium selepas ia dicetak.
Penyelesaian pepejal dan rawatan penuaan: Untuk bahan seperti aloi suhu tinggi-berasaskan nikel-, rawatan larutan pepejal melarutkan fasa pengukuhan, dan kemudian rawatan penuaan menyebabkan mendakan halus terbentuk, yang meningkatkan kekuatan suhu-tinggi dengan ketara. Selepas mencetak cakera turbin untuk enjin penerbangan tertentu, penyelesaian pepejal dan rawatan penuaan meningkatkan rintangan rayapannya pada 650 darjah sebanyak 40%.
Penekanan isostatik panas (HIP) menggunakan kedua-dua suhu tinggi (biasanya 0.7–0.9 kali takat lebur bahan) dan tekanan tinggi (100–200MPa) untuk menyingkirkan liang dalaman dan menjadikan bahan lebih padat. Selepas mencetak bahagian tertentu struktur satelit, pemprosesan HIP meningkatkan ketumpatan daripada 99.2% kepada 99.95% dan had keletihan sebanyak 25%.
3. Rawatan Permukaan: Daripada "Functionalization" kepada "Intelligentization" dalam Kejuruteraan Permukaan
Dengan mengubah suai morfologi permukaan atau komposisi kimia objek, teknologi rawatan permukaan memberi mereka ciri khusus termasuk ketahanan terhadap kakisan, haus dan biokompatibiliti. Beberapa teknologi biasa ialah:

Peletupan pasir dan penggilap: Peletupan pasir menggunakan-zarah pasir yang bergerak pantas untuk memukul permukaan, menjadikannya kasar sekata (Ra3.2–6.3 μ m) dan membantu salutan melekat dengan lebih baik. Penggilapan kemudian menjadikan permukaan lebih licin, di bawah Ra0.4 μ m, untuk memenuhi keperluan optik atau pengedap.
Penyaduran elektro dan penyaduran kimia adalah dua cara untuk menambah lapisan logam atau aloi pada permukaan barang untuk menjadikannya lebih tahan karat atau lebih baik dalam mengalirkan elektrik. Rawatan penyaduran nikel mengurangkan kadar kakisan sebanyak 90% dalam larutan NaCl 3.5% selepas mencetak bahagian kejuruteraan maritim tertentu.
Pelapisan laser: Pancaran laser-bertenaga tinggi mencairkan serbuk aloi dan membentuk salutan setebal 0.1–5mm pada permukaan item. Ini menjadikannya jauh lebih tahan untuk dipakai. Pelapisan laser bagi salutan aloi Stellite 6 meningkatkan rintangan haus gear bagi peralatan perlombongan tertentu sebanyak lima kali selepas ia dicetak.
Pengoksidaan arka mikro: Filem oksida seramik diletakkan pada permukaan aloi aluminium dan magnesium untuk menjadikannya lebih tahan haus dan kakisan. Rawatan pengoksidaan arka mikro meningkatkan masa rintangan kakisan kepada lebih daripada 1000 jam dalam ujian semburan garam selepas mencetak pendakap untuk pek bateri kenderaan tenaga baharu.
4. Pengukuhan struktur: menukar prestasi daripada "bahan tunggal" kepada "struktur komposit"
Dengan menambah fasa pengukuhan atau menambah baik laluan pemindahan beban, teknologi tetulang struktur menjadikan bahagian berfungsi lebih baik secara mekanikal secara keseluruhan. Beberapa cara biasa ialah:

Pengukuhan gentian: Meletakkan gentian karbon atau seramik ke dalam matriks logam untuk membuat struktur bahan komposit. Selepas mencetak, bahagian tertentu struktur kapal terbang dibuat lebih kuat dengan menambahkan gentian karbon potongan pendek, yang menjadikannya 30% lebih kuat dari segi kekuatan khusus.
Mereka bentuk bahan dengan kecerunan: Anda boleh mengubah kualiti bahan dengan menukar campuran serbuk atau parameter pencetakan. Kepingan bercetak injap kuasa nuklear mempunyai struktur kecerunan yang diperbuat daripada keluli tahan karat aloi berasaskan nikel-. Ini menjadikan mereka 40% lebih tahan terhadap keletihan dalam-persekitaran gandingan mekanikal terma.
Reka bentuk struktur kekisi: Menggunakan pengoptimuman topologi untuk membuat struktur kekisi ringan yang lebih 50% lebih ringan tetapi masih kukuh. Selepas mencetak pendakap satelit tertentu, ia menggunakan struktur kekisi tetrahedral, yang menjadikannya dua kali lebih kaku dan 60% lebih ringan.
3, Keperluan untuk-pemprosesan: lonjakan daripada "kebolehlaksanaan teknikal" kepada "kebolehpercayaan kejuruteraan"
Keperluan untuk-pemprosesan pasca dalam percetakan 3D logam timbul daripada konflik antara sifat asas teknologi pembuatan aditif dan permintaan ketat aplikasi kejuruteraan. Secara khusus, keperluannya dilihat dalam aspek berikut:

1. Hilangkan kecacatan pengeluaran dan pastikan produk berfungsi sebagaimana mestinya.
Tekanan terma daripada pemanasan dan penyejukan pantas, pori-pori yang terbentuk apabila serbuk tidak bercantum sepenuhnya, dan ikatan antara lapisan yang lemah semuanya boleh menjadikan kepingan itu kurang tahan lama dan berkemungkinan besar pecah sepanjang proses pencetakan 3D logam. Sebagai contoh, had kelesuan bahagian bercetak aloi suhu tinggi-berasaskan nikel-tanpa rawatan HIP mungkin kurang daripada 50% daripada bahagian yang dipalsukan; Walau bagaimanapun, selepas penyepuhlindapan untuk menghilangkan tekanan sisa, hayat keletihan bahagian palsu boleh melebihi 80%.

2. Memenuhi matlamat prestasi dan meluaskan rangkaian aplikasi
Keperluan untuk prestasi bahagian sangat berbeza bergantung pada aplikasi. Dalam industri aeroangkasa, alat ganti perlu berfungsi dengan baik dalam persekitaran dengan suhu tinggi, tekanan tinggi dan getaran tinggi. Dalam bidang peranti perubatan, bahagian perlu biokompatibel dan tahan terhadap kakisan daripada cecair badan. Industri automotif lebih prihatin dengan membuat alat ganti lebih ringan dan lebih murah. Teknologi pemprosesan selepas-membolehkan item bercetak 3D-logam untuk memenuhi keperluan khusus ini dengan mengoptimumkannya untuk tujuan tersebut. Sebagai contoh, kebuk pembakaran jenis enjin pesawat tertentu masih boleh dibunyikan secara struktur pada suhu tinggi 1200 darjah selepas dicetak, berkat rawatan haba dan rawatan salutan. Selepas mencetak implan ortopedik aloi titanium tersuai, kekasaran permukaan dikurangkan kepada Ra0.2 μ m melalui rawatan penggilap pencucian asid, yang meningkatkan lekatan sel tulang dengan banyak.

3. Menjadikan ekonomi lebih cekap dan menggalakkan penggunaan besar
Percetakan 3D logam adalah lebih murah untuk membuat struktur yang rumit, tetapi perbelanjaan bahan mentah (serbuk aloi titanium tersebut, yang berharga beberapa ratus yuan sekilogram), susut nilai peralatan, dan tenaga yang digunakan masih agak tinggi. Teknologi pemprosesan selepas-menurunkan jumlah kos kitar hayat dengan menggunakan bahan yang lebih baik (contohnya, memulihkan lebih daripada 80% serbuk), menurunkan kadar sekerap (contohnya, menurunkan kadar kecacatan melalui pengesanan dalam talian dan-pembetulan masa sebenar) dan memanjangkan hayat bahagian (contohnya, menjadikan bahagian lebih tahan terhadap kakisan melalui rawatan permukaan). Contohnya, barisan pengeluaran percetakan hab roda kereta tertentu telah mengurangkan masa yang diperlukan untuk menghasilkan satu bahagian daripada 8 jam kepada 2 jam dengan menambahkan sistem pemprosesan-siaran automatik. Ini telah membawa kepada jumlah penjimatan kos sebanyak 35%.