Selektivno lasersko taljenje (SLM) napredna je tehnologija 3D ispisa metala koja je revolucionirala proizvodnu industriju omogućujući proizvodnju složenih dijelova visokih performansi s izvrsnim mehaničkim svojstvima. Jedan od kritičnih aspekata koji često zabrinjava proizvođače i krajnje korisnike je površinska obrada dijelova koje proizvodi SLM. U ovom blogu, kao dobavljač SLM-a, istražit ću kakva je završna obrada površine SLM-izrađenih dijelova, čimbenike koji utječu na nju i metode za njeno poboljšanje.
Razumijevanje površinske obrade SLM - izrađenih dijelova
Površinska obrada dijelova koje proizvodi SLM odnosi se na kvalitetu vanjske površine dijela. Karakteriziraju ga parametri kao što su hrapavost površine, valovitost i prisutnost površinskih defekata. Za razliku od tradicionalnih proizvodnih metoda, SLM izrađuje dijelove sloj po sloj selektivnim topljenjem metalnog praha pomoću laserske zrake visoke energije. Ovaj proces sloj po sloj ostavlja jasne tragove na površini dijela, što rezultira jedinstvenom teksturom površine.
Tipično, izgrađena površina SLM dijelova ima relativno grubu završnu obradu. Hrapavost može biti u rasponu od desetaka do stotina mikrometara, ovisno o različitim čimbenicima. Ova hrapavost uglavnom je posljedica prirode procesa taljenja praha. Tijekom SLM-a rastaljeni metal se brzo skrućuje, a nepravilnosti u česticama praha i proces skrućivanja doprinose hrapavosti površine. Na primjer, djelomično otopljene čestice praha mogu se zalijepiti za površinu, stvarajući male neravnine i izbočine.
Čimbenici koji utječu na završnu obradu površine SLM dijelova
1. Karakteristike praha
Svojstva metalnog praha koji se koristi u SLM-u imaju značajan utjecaj na završnu obradu površine. Veličina, oblik i raspodjela čestica igraju ključnu ulogu. Fine čestice praha općenito rezultiraju glatkijom završnom obradom jer se lakše mogu rastopiti i spojiti zajedno. Sferične čestice praha također imaju tendenciju da proizvedu bolju kvalitetu površine u usporedbi s česticama nepravilnog oblika, budući da teku jednoličnije tijekom procesa nanošenja praha, smanjujući vjerojatnost šupljina i površinskih defekata.
2. Parametri procesa
Procesni parametri SLM-a, kao što su snaga lasera, brzina skeniranja, debljina sloja i razmak između grotla, izravno utječu na završnu obradu površine. Veća snaga lasera može osigurati potpuno topljenje praha, ali također može uzrokovati prekomjerni unos topline, što dovodi do kuglica i površinskih nepravilnosti. Odgovarajuća ravnoteža između snage lasera i brzine skeniranja ključna je za postizanje dobre završne obrade površine. Manja brzina skeniranja omogućuje više vremena da se rastaljeni metal ravnomjerno raširi i skrutne, što može poboljšati kvalitetu površine. Međutim, preniska brzina skeniranja može povećati vrijeme proizvodnje i potrošnju energije.
Debljina sloja je još jedan kritičan parametar. Tanji slojevi obično rezultiraju glatkijom završnom obradom jer smanjuju korak poput efekta između slojeva. Razmak šrafura, koji je udaljenost između susjednih linija laserskog skeniranja, također utječe na hrapavost površine. Manji razmak grotla može dovesti do kontinuiranije i glatkije površine, ali također povećava vrijeme obrade.
3. Geometrija dijela
Geometrija dijela koji se ispisuje također može utjecati na završnu obradu površine. Na primjer, viseće strukture teže je tiskati s dobrom završnom obradom. Bez odgovarajućih potpornih struktura, rastaljeni metal u prepuštenim područjima može se spustiti ili spustiti tijekom skrućivanja, što rezultira grubim i neravnim površinama. Složene geometrije s unutarnjim kanalima i šupljinama također mogu predstavljati poteškoće u postizanju ujednačene završne obrade površine zbog ograničenog pristupa za naknadnu obradu.
Metode za poboljšanje površinske obrade SLM dijelova
1. Tehnike naknadne obrade
- Strojna obrada: Tradicionalne metode strojne obrade kao što su glodanje, tokarenje i brušenje mogu se koristiti za poboljšanje površinske obrade SLM dijelova. Strojna obrada može ukloniti hrapavost površine i postići visoku preciznost površinske obrade. Međutim, možda neće biti prikladan za dijelove složene geometrije ili unutarnjih značajki kojima je teško pristupiti.
- Poliranje: Poliranje je uobičajena metoda naknadne obrade za poboljšanje površinske obrade SLM dijelova. Mehaničko poliranje, kemijsko poliranje i elektrokemijsko poliranje su sve održive opcije. Mehaničko poliranje koristi abrazivne materijale za uklanjanje površinskog sloja i zaglađivanje površine. Kemijsko i elektrokemijsko poliranje oslanja se na kemijske reakcije za otapanje površinskog materijala i stvaranje glatke završne obrade.
- Peeniranje sačmom: Peeniranje sačmom uključuje bombardiranje površine dijela malim sfernim česticama velikom brzinom. Ovaj postupak može poboljšati završnu obradu površine izravnavanjem površinskih nepravilnosti i izazivanjem tlačnih naprezanja, što može povećati otpornost dijela na zamor.
2. Optimiziranje parametara procesa
Pažljivim podešavanjem parametara procesa SLM moguće je poboljšati završnu obradu površine tijekom samog procesa tiska. To zahtijeva temeljito razumijevanje svojstava materijala i interakcije između lasera i praha. Na primjer, smanjenjem debljine sloja i optimiziranjem snage lasera i brzine skeniranja, hrapavost površine može se značajno smanjiti.
3. Optimizacija dizajna
Dizajniranje dijela imajući na umu SLM proces također može pomoći u poboljšanju završne obrade površine. Za prevjesne konstrukcije treba projektirati odgovarajuće potporne strukture kako bi se osiguralo ispravno skrućivanje i spriječilo progib. Osim toga, izbjegavanje oštrih kutova i rubova može smanjiti vjerojatnost koncentracije naprezanja i površinskih nedostataka.
Usporedba s drugim tehnologijama 3D ispisa
Kada se uspoređuje površinska obrada SLM dijelova s drugim tehnologijama 3D ispisa, važno je uočiti razlike. Na primjer, uMJF 3D ispisni lagani najlonski razdjelnik, Multi - Jet Fusion (MJF) je tehnologija fuzije u sloju praha koja koristi proces mlaza veziva za izradu dijelova od najlonskog praha. MJF općenito proizvodi dijelove s glatkijom površinskom završnom obradom u usporedbi s već izgrađenim SLM dijelovima, budući da proces mlazanja veziva ne uključuje isto brzo taljenje i skrućivanje metalnog praha.
S druge strane, Direct Metal Laser Sintering (DMLS) sličan je SLM-u po tome što također koristi laser za taljenje metalnog praha. Međutim, DMLS često ima nešto drugačiji postupak i može rezultirati različitim završnim obradama površine. UDMLS 3D ispis bakrenog radijatora, završna obrada površine DMLS - tiskanih bakrenih radijatora može varirati ovisno o specifičnim parametrima procesa i korištenim materijalima.
Primjene i zahtjevi za površinsku obradu u različitim industrijama
1. Zrakoplovna industrija
U zrakoplovnoj industriji završna obrada površine SLM dijelova od iznimne je važnosti. Komponente poput turbinskih lopatica i strukturnih dijelova zahtijevaju glatku završnu obradu kako bi se smanjio aerodinamički otpor i poboljšale performanse. Hrapava površina može povećati turbulenciju i gubitke energije, što je neprihvatljivo u primjenama u zrakoplovstvu. Dodatno, dobra završna obrada površine može produžiti vijek trajanja dijelova, osiguravajući njihovu dugotrajnu pouzdanost u okruženjima s visokim stresom.
2. Medicinska industrija
U medicinskom području, SLM se koristi za proizvodnju prilagođenih implantata i kirurških instrumenata. Površinska obrada ovih dijelova ključna je za biokompatibilnost i funkcionalnost. Glatka površina može smanjiti rizik od bakterijske adhezije i upale, što je bitno za implantabilne uređaje. Na primjer, u3D tiskana vrtložna komora dizelskog motora posebnog oblika, iako je povezan s industrijom dizelskih motora, koncept zahtjeva za završnu obradu površine može se analogno razumjeti u medicinskom području, gdje su preciznost i kvaliteta površine ključni.
Zaključak
Površinska obrada dijelova koje proizvodi SLM složen je i važan aspekt tehnologije. Dok je izgrađena površina SLM dijelova općenito hrapava, različiti čimbenici poput karakteristika praha, parametara procesa i geometrije dijela mogu utjecati na kvalitetu površine. Korištenjem tehnika naknadne obrade, optimizacijom parametara procesa i prikladnim dizajnom dijelova, završna obrada površine SLM dijelova može se značajno poboljšati kako bi se zadovoljili zahtjevi različitih industrija.
Ako ste zainteresirani za visokokvalitetne SLM dijelove s izvrsnom završnom obradom, tu smo da vam pomognemo. Kao iskusni SLM dobavljač, imamo stručnost i naprednu opremu za proizvodnju dijelova koji zadovoljavaju vaše specifične potrebe. Bez obzira trebate li dijelove za zrakoplovnu, medicinsku ili drugu industriju, možemo raditi s vama kako bismo optimizirali proces i postigli željenu završnu obradu površine. Slobodno nas kontaktirajte za nabavu i daljnje razgovore.
Reference
- Gu, D., Shen, Y., Ding, Y. i Meiners, W. (2012.). Laserska aditivna proizvodnja metalnih komponenti: materijali, procesi i mehanizmi. International Materials Reviews, 57(3), 133 - 164.
- Kruth, JP, Leu, MC i Nakagawa, T. (2007). Napredak u aditivnoj proizvodnji i brzoj izradi prototipova. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 56(2), 743 - 767.
- Yadroitsev, I., Bertrand, P. i Smurov, I. (2007). Utjecaj karakteristika praha na svojstva dijelova izrađenih selektivnim laserskim taljenjem. Časopis za tehnologiju obrade materijala, 192 - 193, 353 - 357.