Apakah perkadaran pasca-pemprosesan selepas cetakan 3D logam dalam keseluruhan kos pembuatan?

一, Bahagian yang membentuk caj-pemprosesan dan bahagian utamanya
Terdapat empat modul teknologi utama yang membentuk pasca-pemprosesan percetakan 3D logam: penyingkiran bahan, rawatan haba, rawatan permukaan dan pengukuhan struktur. Setiap modul mempunyai kos seperti peralatan, penggunaan tenaga, dan buruh.

Mengeluarkan bahan: ini termasuk mengambil struktur sokongan, melengkapkan permukaan dan menetapkan dimensi. Contohnya, selepas pencetakan, permukaan saluran aliran pada bilah enjin penerbangan perlu digilap cermin menggunakan pusat pemesinan pautan lima-paksi. Ia boleh mengambil masa berjam-jam untuk menghasilkan sekeping, dan sebahagian besar daripada perbelanjaan itu adalah untuk peralatan dan buruh.
Rawatan haba adalah proses menghilangkan tekanan dalaman dan memperbaiki struktur bijirin. Ini boleh dilakukan melalui penyepuhlindapan, larutan pepejal+penuaan, dan penekan isostatik panas (HIP). Rawatan penyepuhlindapan vakum mengurangkan tekanan sisa sebanyak 80% selepas mencetak implan ortopedik aloi titanium. Walau bagaimanapun, ia memerlukan relau vakum khas dan penebat jangka-panjang, yang membentuk sebahagian besar daripada perbelanjaan tenaga.
Rawatan permukaan: kaedah termasuk letupan pasir, penyaduran elektrik, pelapisan laser, pengoksidaan arka mikro dan lain-lain yang menutup permukaan. Selepas mencetak pendakap untuk pek bateri kenderaan tenaga baharu, rawatan pengoksidaan arka mikro meningkatkan ketahanannya terhadap kakisan dalam ujian semburan garam kepada lebih 1000 jam. Walau bagaimanapun, kos penyelenggaraan bahan kimia dan peralatan agak mahal.
Pengukuhan struktur, seperti tetulang gentian, reka bentuk bahan kecerunan, dan pengoptimuman struktur kekisi. Bahagian bercetak injap kuasa nuklear tertentu menggunakan struktur kecerunan yang diperbuat daripada keluli tahan karat aloi berasaskan nikel-. Ini memerlukan proses komposit pencetakan-berbilang bahan-dan rawatan haba. Kerumitan teknikal menjadikan penyelidikan dan pembangunan serta pengeluaran percubaan lebih mahal.
2, Data daripada industri dan kajian kes mengenai peratusan-kos pemprosesan pasca
1. Pemeriksaan struktur kos dalam industri standard
Dalam bidang aeroangkasa, contohnya, rangka tangki bahan api bagi enjin roket tertentu berharga kira-kira 40% untuk mencetak, 35% untuk proses-penyiapan (15% untuk pemprosesan HIP, 12% untuk pengilangan CNC dan 8% untuk anodising), dan 25% untuk membeli bahan. Peratusan besar perbelanjaan pemprosesan pasca-adalah kerana bahagian perlu berfungsi dengan baik dalam tetapan yang sangat keras, yang bermaksud ia perlu melalui banyak langkah untuk memastikan ia boleh dipercayai.
Apabila ia berkaitan dengan peranti perubatan, kos pasca-memproses implan sendi pinggul aloi titanium tersuai selepas cetakan adalah kira-kira 28% (dengan rawatan haba berharga 12%, penggilapan berharga 10% dan pembungkusan steril berharga 6%). Kos bahan ialah 35%, dan kos reka bentuk dan pengesahan ialah 37%. Peratusan kos-pemprosesan selepas tidak begitu besar, tetapi keperluan untuk kekasaran permukaan (Ra < 0.2 μ m) dan biokompatibiliti bermakna pemesinan berketepatan tinggi dan pemprosesan khusus diperlukan.
Dalam dunia elektronik pengguna: Contohnya, kos pencetakan untuk skrol engsel telefon bimbit skrin lipat ialah 55%, kos pemprosesan-pasca ialah 25% (10% untuk penyingkiran sokongan, 8% untuk rawatan haba dan 7% untuk letupan pasir permukaan), dan kos bahan ialah 20%. Kesan skala pembuatan besar-besaran mempunyai kesan besar pada peratusan-kos pemprosesan selepas. Apabila output meningkat, kos seunit turun.
2. Bagaimana pilihan proses mempengaruhi kos selepas rawatan
Proses peleburan katil serbuk (PBF): Peratusan-perbelanjaan pemprosesan selepas biasanya adalah ketara kerana struktur sokongan perlu ditambah semasa proses pencetakan. Apabila anda menggunakan teknologi SLM untuk mencetak bahagian tertentu struktur kapal terbang, 30% daripada kos adalah untuk menanggalkan sokongan dan menggilap permukaan. Apabila anda menggunakan teknologi EBM tanpa struktur sokongan, kos ini turun kepada 15%.
Proses pancutan pelekat (BJ) menjadikan hampir-pembentukan bersih mungkin dengan nyahyah dan mensinter badan hijau selepas mencetak. Ini mengurangkan perbelanjaan pasca-rawatan dengan jumlah yang besar. Selepas mencetak hab roda kereta dengan teknologi BJ, kos-pemprosesan pos hanyalah 12% (terutamanya rawatan haba dan sedikit pemesinan). Ini lebih daripada 50% kurang daripada kos pemprosesan-pos dengan teknologi PBF.
Proses Pemendapan Tenaga Terarah (DED): baik untuk membaiki kepingan besar dan bersiap sedia untuk salutan; kos pemprosesan pos-adalah berdasarkan ketebalan lapisan pencetakan. Apabila ketebalan lapisan pencetakan bagi peralatan jentera perlombongan tertentu ialah 1mm, kos-pemprosesan pos hanyalah 8%. Tetapi apabila ketebalan lapisan menurun kepada 0.3mm, kos penggilap naik sehingga 15% kerana permukaan menjadi lebih kasar.
3, Unsur yang mempengaruhi perkadaran kos pemprosesan-pasca dan cara terbaik untuk mengubahnya
1. Pemeriksaan elemen motivasi
Keperluan untuk cara bahan berfungsi: Bahan berprestasi tinggi seperti aloi-suhu tinggi dan aloi titanium memerlukan rawatan HIP untuk menghilangkan liang, yang boleh menyumbang sehingga 20% -30% daripada jumlah kos.
Betapa rumitnya bahagian itu: Pemesinan berbilang-paksi dan ujian khas diperlukan untuk ciri kompleks seperti saluran aliran dalaman dan struktur kekisi. Selepas mencetak bilah enjin penerbangan tertentu, ujian CT menelan kos 25% daripada kos keseluruhan-pemprosesan pos.
Skala kelompok: Dalam kawasan elektronik pengguna, apabila volum satu kelompok pencetakan melebihi 10,000 keping, peratusan-perbelanjaan pemprosesan pasca boleh diturunkan daripada 30% kepada 15%. Ini disebabkan terutamanya oleh barisan pengeluaran automatik dan pemejalan proses.
Kematangan teknologi: Perbezaan dalam ketepatan dan kestabilan antara peralatan yang dibuat di AS dan peralatan yang dibuat di negara lain bermakna 10% hingga 15% lagi kerja perlu dilakukan selepas memproses peralatan-buatan AS, yang secara tidak langsung meningkatkan kos.
2. Melihat cara terbaik untuk mengoptimumkan
Inovasi proses: Menggunakan teknologi seperti pencetakan serantau dan pengedaran serbuk dua arah untuk menjadikan percetakan lebih cekap dan memerlukan lebih sedikit struktur sokongan. Satu syarikat memperbaik kaedah pengimbasan mereka untuk mengurangkan volum sokongan sebanyak 40%, yang turut mengurangkan peratusan-perbelanjaan pemprosesan pasca.
Mengoptimumkan bahan: Buat bahan serbuk khusus yang mudah digunakan dan jangan terlalu menekannya. Sebuah syarikat tertentu telah mengeluarkan serbuk aloi titanium dengan kepekatan oksigen yang rendah. Serbuk ini merendahkan suhu rawatan haba sebanyak 50 darjah dan mengurangkan kos penggunaan tenaga daripada 18% kepada 10%.
Menaik taraf peralatan: Menambah pengesanan dalam talian dan teknologi pemprosesan adaptif untuk mengurangkan keperluan orang ramai melakukan sesuatu dengan tangan. Sebuah syarikat yang menggunakan robot penggilap berkuasa-AI telah mengurangkan masa yang diperlukan untuk memproses satu bahagian daripada dua jam kepada setengah jam. Kos buruh juga telah turun daripada 25% kepada 8%.
Bekerjasama dalam rantaian perindustrian: Peralatan pencetakan dan pasca{0}}pemprosesan bersepadu boleh memendekkan kitaran pembuatan. Sebuah syarikat tertentu telah mencipta mesin komposit "percetakan + rawatan haba + pemesinan" yang mengurangkan masa yang diperlukan untuk membuat bahagian struktur penerbangan daripada dua minggu kepada tiga hari dan mengurangkan kos sebanyak 35%.